La técnica combina química analítica y química computacional para analizar compuestos que emiten los árboles y su impacto en los procesos químicos que ocurren en la atmósfera.
Concepción, 26 de junio de 2025. (UCSC)– La química atmosférica, desde una perspectiva de la química computacional, es la línea de investigación que define el trabajo de la Dra. Rocío Durán. La académica, que forma parte del Centro de Investigación en Ambientes Sustentables (CIBAS) y de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC), indagará en la influencia del bosque nativo en la formación de precursores de núcleos de condensación de nubes.
Para alcanzar este objetivo, la académica estudia los compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVBs) emitidos por especies arbóreas nativas. Se trata de compuestos químicos liberados por ciertos seres vivos, especialmente por las plantas, los cuales se volatilizan con facilidad a temperatura ambiente. Estos compuestos tienen un rol relevante en la química de la atmósfera y pueden influir en la calidad del aire.
“No existen datos asociados en Chile. Propongo alimentar esa base de datos, pero enfocándonos en el territorio. Las emisiones de los árboles dependen del entorno, considerando variables como la geografía, el tipo de suelo, contaminantes atmosféricos presentes, la temperatura o la radiación UV, entre otras”, comentó la académica.
Los COVBs se caracterizan por su alta volatilidad, lo que les permite pasar fácilmente desde las hojas, tallos o raíces del árbol hacia el ambiente en su estado gaseoso. “Los árboles emiten estos compuestos cuando se ven estresados por variables ambientales como la radiación, la temperatura, el viento, el estrés hídrico o la presencia de patógenos. Incluso los emiten cuando necesitan atraer a sus polinizadores para facilitar la polinización de sus flores”, explicó la Dra. Durán.
Estos compuestos están presentes en el aire y el enfoque de estudio de la académica es la reactividad química que tienen en la atmósfera. Esto, con el objetivo de comprender la formación de los precursores de núcleos de condensación de nubes. Se trata de partículas pequeñas, generalmente aerosoles, presentes en la atmósfera sobre las cuales se condensa el vapor de agua para formar gotas de agua y así posteriormente formar las nubes. Se sabe que se forman por influencia del material particulado proveniente de los océanos, sin embargo, la Dra. Rocío Durán quiere demostrar la relevancia de los árboles en esta formación.
“Los árboles emiten compuestos orgánicos volátiles, que reaccionan con agentes oxidantes en la atmósfera para generar como productos de reacción compuestos oxigenados. Estos se denominan aerosoles orgánicos secundarios biogénicos, que justamente pueden actuar como precursores de núcleos de condensación de nubes (NCN). Se trata de toda una ruta oxidativa, donde los árboles tienen influencia. Nos encargamos de modelar todas estas reacciones por medio de la química computacional desde una perspectiva de la química cuántica y, además, simulamos la capacidad de actuar como precursor NCN mediante simulaciones de dinámica molecular clásicas”, agregó.
Trabajo colaborativo en CIBAS
En el marco de su afiliación con CIBAS, la Dra. Rocío Durán se encuentra trabajando en el bosque templado de la Laguna Quepe, ubicado en la Región de la Araucanía. Durante una primera campaña consiguió muestras de material foliar de los árboles para luego analizarlos en conjunto con el académico Dr. Sergio Contreras y Dra. Elizabeth Elgueta. Esto, enfocado en el género Nothofagus, específicamente el coihue, el raulí y el ñirre, las cuales son las especies dominantes en el sitio de estudio.
“Se eligió este lugar debido a que no presenta influencia antropogénica, es un entorno completamente natural y sin presencia de estrés hídrico, asociada esta última a los niveles del agua en la laguna. En colaboración con el Dr. Contreras, trabajamos en el análisis de las ceras foliares del Nothofagus dombeyi (coihue) mediante la extracción de compuestos volátiles utilizando la extracción asistida por microondas”, explicó la académica.
En el área experimental, la Dra. Elizabeth Elgueta trabaja en la extracción de compuestos volátiles de la misma especie mediante arrastre de vapor, mientras que la Dra. Durán se enfoca en la microextracción en fase sólida. “De este modo, contamos con tres métodos de extracción, lo que nos permite una mayor representatividad del perfil volátil. Luego de la extracción, se realiza el análisis por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. Este análisis comparativo de los métodos de extracción está vinculado a una tesis de pregrado”, comentó.
Próximas acciones
La fase posterior del proyecto considera trabajar en un monitoreo en tiempo real de los compuestos orgánicos volátiles, monitoreando el aumento o disminución de concentración de estos compuestos. Para ello, se instalará una estación meteorológica con sensores de gases, entre ellos de compuestos orgánicos volátiles, y se analizarán los patrones de COVBs en el bosque templado de la Laguna Quepe.
“Recolectaremos los datos del monitoreo y realizaremos campañas de muestreos en las cuatro estaciones del año. Actualmente, contamos con datos otoñales del perfil químico volátil del coihue. La idea es continuar con las otras estaciones del año y agregar la identificación de los compuestos volátiles asociados a los bosques de raulí y de ñirre. Una vez que tengamos el monitoreo atmosférico y el perfil volátil de todas las especies, realizaremos modelaciones y simularemos distintos escenarios para analizar si los productos de oxidación de estas especies podrían actuar como precursores de NCN y así contribuir a la formación de nubes”, agregó.
La importancia de la temática radica en la necesidad de realizar investigación situada en el territorio, ya que los modelos climáticos se construyen principalmente con datos provenientes del hemisferio norte. “Es fundamental contar con datos enfocados en el hemisferio sur para mejorar las predicciones climáticas en nuestro territorio. Al no incorporar información sobre la reactividad atmosférica que toma lugar en la atmósfera local, el hemisferio sur queda subrepresentado en la generación de patrones climáticos. Los árboles limpian el aire mediante conversión de dióxido de carbono en oxígeno, lo cual es sumamente importante, pero, además, nos ayudan a formar NCN”, finalizó la académica.
De este modo, el trabajo liderado por la Dra. Rocío Durán no solamente busca subsanar un vacío en el conocimiento sobre esta temática, sino que también generar información que contribuya a una mejor representación del entorno natural en Chile en los modelos climáticos.
