Orlando Rojas trabaja en el cambio ambiental por medio de biomateriales y bioeconomía

«Hay una mayor conciencia en relación con el cambio climático, la contaminación ambiental, la preservación de los ecosistemas, el uso racional del agua y elementos como el uso sostenible de recursos renovables»

Orlando Rojas es un ingeniero químico, investigador en el campo de los biomateriales, profesor de la Cátedra de Bioproductos Forestales en la Universidad de British Columbia y  director científico del Instituto de Bioproductos de la UBC; dirige el Centro de Investigación Técnica de Finlandia de la Universidad Aalto en Helsinki; director del Rojas Research Group en la UBC, ganador del Premio Anselme Payen.

Egresado de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Los Andes en su natal Mérida. Posteriormente, ejecutó una maestría en la misma área. Recibió una beca por la OEA para estudiar en España, donde asistió a la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC de Cataluña). Al regresar, se desenvolvió como profesor en la escuela de Ingeniería química de la ULA. Para aquel entonces, el CONICT le ofreció otra beca en la Auburn University, en EE.UU. combinado con una estancia en Estocolmo, Suecia, en el entonces Instituto de Química de Superficies. En 1998 regresó a Venezuela, seguía como profesor de la ULA por tres años más, hasta que decidió volver a Estocolmo, desempeñándose como Científico Senior en el Royal Institute of Technology (KTH) y consultor en residencia para Akzo Nobel, ambos en el área de química de superficies.

En el 2004 cambio de destino, residenciandose en Carolina del Norte como profesor en el Departamento de Bioproductos Forestales, con doble afiliación con el Departamento de Ingeniería Química en North Carolina State University (NCSU). Esto le permitió desarrollar alianzas con Finlandia, en el 2014 aceptó volverse profesor en Aalto University, en Helsinki en las escuelas de Ingeniería Química y Física Aplicada, llegando a ser profesor distinguido. En la escuela de ingeniería química estuvo adscrito al Departamento de Bioproductos y Biosistemas. Mientras permanecía en Finlandia lideró la Plataforma de Materiales atrayendo investigación multidisciplinaria en el área y fue Co-Investigador Principal del Centro de Excelencia en Ingeniería Molecular de Materiales Biosintéticos Híbridos (HYBER).

Orlando Rojas
Orlando Rojas es un ingeniero químico, investigador en el campo de los biomateriales, profesor de la Cátedra de Bioproductos Forestales en la Universidad de British Columbia.

Actualmente lidera el proyecto de Materiales en la Bioeconomía, FinnCERES apoyado por el gobierno de Finlandia,  con más de 150 investigadores trabajando en el desarrollo de soluciones futuras a las necesidades de materiales mediante el uso de materia prima renovable.Tiene una validez de 8 años y 100 millones de dólares proveniente de la Academia de Finlandia, Aalto University y el Centro Finlandés de Investigación (VTT).

Estar en Europa ha permitido a Orlando Rojas adjudicarse al Consejo Europeo de Investigación (ERC Advanced Grant), una organización que se encarga de financiar proyectos competitivos de largo plazo para lograr avances disruptivos y de alto riesgo en diferentes áreas de la ciencia, en el caso de Rojas, propone la utilización de biopolímeros derivados de plantas. El último año, se transfirió a la Universidad de British Columbia (UBC) con el título Canadá Excellence Research Chair. Esto es una iniciativa del gobierno canadiense para atraer investigadores líderes en el mundo y sus grupos de investigación para desarrollar investigación ambiciosa y de mayor prestigio en universidades canadienses. Por eso también recibe el cargo de liderar el Bioproducts Institute (BPI)  con 40 profesores afiliados de diferentes disciplinas.

No obstante, Rojas es también profesor distinguido en tres universidades de China, tiene un grupo de investigación que funciona entre Finlandia y Canadá, con 47 investigadores (postdocs, PhD, MS y visitantes). Fue mentor de 36 investigadores doctorales, 55 estudiantes de doctorado, 35 de Maestrías y número similar de pre-grado. Así mismo, ha sido anfitrión de 103 investigadores visitantes, (incluyendo profesores) provenientes de América del Norte, Central y Suramérica, Europa, China, Japón y Corea. Sin dejar por fuera sus publicaciones, 425 artículos en revistas arbitradas internacionales y mayor número de invitaciones como conferencista.

Este recorrido profesional le permitió recibir el Premio Anelme Payen, siendo Orlando Rojas el primer y único latino en recibirlo hasta ahora. Este es un premio creado por la Sociedad Americana de Química en 1962, en honor a Anselme Payen, un químico francés conocido por el descubrimiento de la celulosa. Es miembro de la American Chemical Society y la Academia Finlandesa de Ciencias y Letras, más en el 2015 recibió el Tappi Nanotechnology Award. Lo interesante de estos premios es que son entregados a sus estudiantes. Él como profesor fue un canalizador de la creatividad del recurso humano y facilitó un ambiente favorable, motivante, para desarrollar la ciencia. Es el motivador principal de Orlando Rojas y el verdadero orgullo, ser un tutor para sus estudiantes, verlos hacerse exitosos, así como ver a los miembros de su grupo de trabajo crear empresas y aportar al mundo conocimientos y valor.

«La vida de investigadores en mi área es sumamente activa»

El campo de los biomateriales cada vez toma mayor impulso en el mundo. Comienza a existir más atención al cambio climático, la contaminación ambiental, la preservación de los ecosistemas, el uso racional del agua y elementos como el uso sostenible de recursos renovables, especialmente si son locales. Lo que le produce más trabajo a él y al área en general, pues se vuelve necesario que consideren sacar provecho a la materia prima vegetal, los residuos de la biomasa, los precursores ideales para satisfacer la demanda humana de materiales y energía. Para transformar, procesar y desarrollar esos materiales se requiere de conocimiento multidisciplinario, creatividad e investigaciones profundas para proponer materiales avanzados que compiten en costo y desempeño con aquellos que son tradicionales, por ejemplo, los que hoy se usan a partir de carbono “fósil”.

Orlando Rojas llega a Canadá a desenvolverse como científico y docente de Bioproductos Forestales por su gran papel de ser el investigador que más ha publicado sobre las nanocelulosas, como la celulosa nanofibrilar y nanocristalina. Esta materia prima puede venir de origen vegetal, marino o animal. Hay países que consideran esto como un área prioritaria, entre ellos Canadá, quienes desean avanzar y volverse líderes en el campo, por eso contrataron a Orlando. Pero es muy interesante como desde hace algún tiempo países como Finlandia, Suecia y Canadá dependen grandemente del recurso forestal, de posicionarse en forma competitiva en el desarrollo de nuevas tecnologías y materiales a partir de la biomasa. Con lo que consiguen en la naturaleza y los métodos inteligentes de aplicarlo no se limitan solo al uso del papel y material de empaque, sino más allá: materiales compuestos para el transporte y protección, materiales avanzados para la construcción, tejidos para vestimenta, sistemas para la recolección y manejo de la energía, material inteligentes y metamateriales con propiedades fotónicas, piezoeléctricas y electrónicas, pasando por alimentos y materiales biomédicos, como por supuesto las nanocelulosas.

Orlando Rojas
«Nanocellulose gel» Photo is taken by Valeria Azovskaya
v.azovskaya@gmil.com ; valeriya.azovskaya@aalto.fi.
Materials Platform Aalto University, Finland
Photo can be used for promoting Aalto University scientific research and its achievements. For other use, please, contact the photographer.

FinnCERES, bioeconomía y soluciones futuras mediante materia prima renovable

Como director del Centro de Investigación Técnica de Finlandia,Orlando Rojas ejecuta proyectos de bioeconomía en FinnCERES, donde trabajan más de 150 investigadores en el desarrollo de soluciones futuras a las necesidades de materiales mediante el uso de materia prima renovable. Se enfocan en usar las propiedades de la lignocelulosa (en biomasa)  para crear los materiales sostenibles del futuro. Algunos de los tópicos que se desarrollan incluyen las futuras biorefineries, el aseguramiento de agua y aire limpio, los plásticos del futuro así como aquellos para la administración, almacenamiento y recuperación de energía, todo a base de la celulosa, la lignina y otros componentes que se consigue en la pared celular de las plantas.

En este proceso, se forman subgrupos que trabajan en diferentes disciplinas y se ofrece financiamiento a proyectos internos donde los estudiantes e investigadores tiene libertad de proponer y desarrollar ideas, las cuales son financiadas después de una selección competitiva. Este proyecto integra la participación de la industria y se desarrolla tanto investigación fundamental como aplicada. Algunos ejemplos. Lo más interesante es que permiten la colaboración de otros campos, con una comunicación abierta, aceptando el intercambio de ideas y el uso de la infraestructura sin poner impedimentos o barreras, abracando la química, física, economía y el arte.

Relacionado a esto, Orlando Rojas es super destacado por su conocimiento en las nanocelulosas, lo que para él son materiales fascinantes. Son estructuras que se pueden obtener de la celulosa, el polímero más abundante en la biosfera, presente en plantas, la madera, la biomasa vegetal (pero también presente en algunos organismos acuáticos y posible de producir por microorganismos). Dependiendo del procedimiento de extracción y su tamaño, se consideran la celulosa nanocristalina (CNC, partículas cristalinas formadas por el celulosa) y la celulosa nanofibrilar (CNF). Estos son materiales que tienen al menos una de sus dimensiones características en el rango del nanómetro (1/1000000 de un milímetro).

Entre las investigaciones/aportes en la ciencia y el área biológica sostenible que ha ejecutado Orlando, se destacan en gran parte las nanocelulosas como aditivo para la modificación de la reología (la viscosidad) de fluidos que van desde aquellos para la perforación de pozos de petróleo a la formulación de pinturas y recubrimientos.

Por otra parte, destaca el uso de la nanocelulosa para obtener super-adhesivos a base de agua, aerogeles que actúan como super-aislantes térmicos, formulación de emulsiones para alimentos y fármacos, materiales super opacos para cosméticos y protección solar, compuestos de alto desempeño (y a la vez bajo peso), filamentos para materiales textiles inteligentes, celdas solares con electrolitos en gel, color estructural (color que se desarrolla por reflexión selectiva de luz por nanoparticles, como alternativa a pigmentos o colorantes tóxicos), papeles inteligentes (con sensores, antenas y baterías incorporadas) y materiales biomédicos obtenidos por impresión 3D.

Lo importante en todos estos desarrollos es la oportunidad de producir materiales altamente competitivos, a partir de materia prima renovable (incluyendo desechos de biomasa), que a la vez permite la renovación de bosques plantados que son soluciones efectivas para la fijación de CO2. A la vez, estos materiales presentan ventajas en cuanto a biocompatibilidad, biodegradación y reciclabilidad.

Orlando Rojas
Orlando Rojas with Aalto University Dean – FinnCERES

Finalmente, cabe mencionar los avances que ha realizado con su equipo de investigación en el área de la biofabricacion. Donde dirigen (especialmente) microorganismos para producir celulosa nanofibrilar y construir formas complejas que no son posibles por técnicas como la impresión aditiva (impresión 3D), por ejemplo en la fabricación de vasos y otras arquitecturas para implante humano.

Además de todos estos estudios, surge uno de los últimos proyectos en los que trabaja Orlando Rojas, el prototipo de papel de la máscara biodegradable, que busca reemplazar las máscaras de polipropileno por alternativas basadas en fibras celulósicas, fibras naturales. Tomando en cuenta que las fibras de polipropileno son nocivas para el ambiente, generando desechos que representan una presión en vertederos y generan micro-plásticos que terminan en los océanos. Su propuesta es usar la fibra celulósica, combinada con nanocelulosas para producir materiales que por un lado permiten buena permeabilidad al aire (respiración) pero por el otro que sean capaces de retener partículas de virus. Ha sido un reto, pero han logrado avanzar, combinando la nanotecnologías y la selección de componentes para crear estructuras que llenan las especificaciones de las máscaras. También buscan competir con los estándares de las máscaras N95. Aún son prototipos y están en conversaciones con compañías que desean adoptar estas tecnologías para producción a gran escala.

«El punto importante es la concientización de que materiales sostenibles y renovables se pueden usar como alternativa. Las máscaras representan un ejemplo de entrada, pero hay muchas más.»

Orlando Rojas
Prototipo de la máscara facial.

Una y otra vez, Orlando Rojas junto a sus equipos de trabajo y estudiantes plantean cambios muy positivos, efectivos y con gran futuro para el cambio a una vida más ecológica, pero él sugiere prestar especial atención a los materiales provenientes de la biomasa vegetal, sea residual o sea en la forma de plantaciones certificadas, las cuales tienen un impacto directo en el almacenamiento de carbono atmosférico. Sin embargo, observa que se deben tomar en cuenta la contaminación ambiental y esos materiales que continúan presentes en el ambientes, como los derivados del petróleo. Que aunque tienen sus ventajas, no son sostenibles. Para ello la mejor solución es la celulosa que es biodegradable. Y por supuesto, aplicar la  reciclabilidad es otro factor que debe aplicarse. Tal es el caso del papel, unos de los materiales que se sabe reciclar de forma efectiva. Es decir, el uso de la fibra vegetal representa una gran solución que se combina idealmente con otros conceptos como lo son la sustentabilidad, localidad y suficiencia, todo esto con una connotación social, la cual puede elaborar si se da la ocasión.

Actualmente Orlando Rojas tiene entre manos muchos proyectos y su mayor enfoque está en consolidar el Bioproducts Institute en UBC, donde trabaja duro para que se vuelva centro de referencia a nivel global en el área. Su futuro lo ve muy activo y añorando poder visitar Venezuela, volver a probar una cachapa con queso de mano y visitar la ciudad que lleva en su corazón, Merida.

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