Nanotecnología cultivada
Al grafeno le ha salido un nuevo competidor para protagonizar la revolución nanotecnológica:la nanocelulosa cristalina, un polímero ocho veces más resistente que el acero, transparente,ligero, conductor de la electricidad y que, a diferencia de otros, no se crea, sino que se cultiva
Manuel C. Rubio
La clave de la próxima revolución industrialestá en la nanotecnología. Así lo vienen proclamando desde hace años investigadoresy científicos de todo el mundo, que han confiado al estudio de nuevos materiales enescala nano –la milmillonésima parte de unmetro‒una parte importante de los avances de la ciencia.
Se cumpla o no esta predicción, lo ciertoes que explorar lo que pasa a una escala 80.000 veces más pequeña que un pelohumano empieza a dar evidentes resultados.Pero aunque cada vez son más los ejemplosde aplicaciones reales de este trabajo enlaboratorio, muchos creen que ha llegado elmomento de que la nanociencia dé elsalto definitivo y lleve a la práctica el conocimiento adquirido sobre estos revolucionarios materiales que se anuncian de propiedades asombrosas. Si esto es así, no faltaquienes aseguran que el futuro pertenecemás a los ingenieros que a los científicos.
Sin embargo, es preciso operar varioscambios y superar algunos obstáculos, aunque se podría decir que todos se reducena uno: cómo conseguir producir grandescantidades de estos materiales milagrososa un precio competitivo. De hacerlo, nadieduda que las cosas cambiarían y mucho enmultitud de sectores industriales.
Por eso, no resulta extraño que de untiempo a esta parte la comunidad científica se afane en encontrarlos, por unacuestión mediática y económica, pero también porque las actuales exigencias tecnológicas reclaman nuevos materiales quereemplacen a los viejos. Los nanotubosde carbono, el fluoreno, las nanoestructuras basadas en puntos cuánticos…Muchos han sido los llamados a ser parael siglo XXI lo mismo que lo fue el plásticopara el anterior.
Por ahora, sin embargo, esta particularbatalla parecía tener un claro ganador: elgrafeno, un material compuesto por unaúnica capa de átomos de carbono al quesus descubridores presentan como másduro que el diamante, con mayor conductividad eléctrica que el cobre y tan flexiblecomo el caucho.
Identificado por primera vez en 2004, sus múltiples usos en campos que van desde lainformática a la energía o la medicina handesatado desde entonces toda una fiebreinvestigadora y una auténtica batalla global por explorar sus propiedades.
Aunque su uso en procesos tecnológicos reales está en una fase muy incipiente, se le augura un futuro prometedor en la industria farmacéutica, la cosmética, los biocombustibles, los plásticos y la electrónica, hasta ahora el reino del grafeno
Es una carrera experimental que encabeza China, el país con mayor número depatentes de grafeno y de aplicaciones vinculadas a este material, y en la que también se ha embarcado con fuerza el gigantesurcoreano de la electrónica, Samsung, laempresa que en la actualidad cuenta conmás registros a su nombre.
Pero cuando todo parecía indicar queel grafeno iba a ser la estrella indiscutible de este baile, un nuevo invitado havenido a unirse a la fiesta de los nuevosmateriales: la nanocelulosa cristalina, unmaterial que se obtiene a partir de la compresión de fibras vegetales o a través decultivos naturales en los que distintos tiposde bacterias lo producen de forma autónoma y que para algunos podría convertirse en la auténtica piedra filosofal de estesiglo.
Más ecológica y asequible económicamente que el grafeno, la nanocelulosa cristalina es un material ocho veces más resistente que el acero, transparente, ligero yconductor de la electricidad. Además, enel fondo no es más que celulosa, el polímero orgánico más abundante de la Tierra, pero en una escala muy pequeña.
Si bien su utilización en procesos tecnológicos reales se haya todavía en una fasemuy incipiente, cada día son más las vocesque le auguran un futuro muy prometedoren sectores como la industria farmacéutica,la cosmética, los biocombustibles, los plásticos y la electrónica, considerado hastaahora el reino del grafeno.
Una industria multimillonaria
Tal es el entusiasmo que ha levantado estenanomaterial que la National Science Fundation ha estimado que su industria moveráunos 600.000 millones de dólares en 2020. Y todo gracias a un equipo de investigadores de la Universidad de Texas, quepor fin cree haber dado con la técnica para cultivar este supermaterial de forma abundante a base de algas modificadas genéticamente. Se trata, según destacan estoscientíficos, de un tipo de algas verdes azules de la misma familia que las que se usanpara producir vinagre que pueden ser cultivadas sin necesidad de caros nutrientesy con un gran potencial para sintetizar yliberar nanocelulosa. Estos organismos,además, solo necesitan para su desarrollo luz solar y agua y tienen la ventaja añadida de que mientras producennanocelulosa absorben el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera, el principal gas causante del efecto invernadero.
De momento, los investigadores solohan conseguido producir pequeñas cantidades de nanocelulosa, pero ya han anunciado que, a través de una nueva modificación genética del alga original, podríanproducir grandes cantidades. Si lo consiguen, los costes se reducirían a la mínimaexpresión, ya que no sería necesario aportar nutriente alguno. Bastaría con suministrarle agua y exponerla a la luz del sol.
Múltiples usos
Aunque tiene buena pinta, la mayoría deexpertos coinciden en que aún es prontopara decir si estamos ante el nuevo “material milagro”. Sin embargo, el hecho de quela nanocelulosa no se crea sino que se cultiva –se obtiene del procesado de la pulpade madera purificada y para conseguirla,por tanto, no es necesario siquiera talarun árbol, sino que basta con usar materialprocedente de la limpia de bosques, depodas, de desechos agrícolas e inclusode aserrín–le otorga un enorme potencialcomo material ecológico sostenible connumerosas aplicaciones.
Entre estas aplicaciones, destacan lasinvestigaciones llevadas a cabo por el ejército norteamericano, que ha encontradoen su excelente relación resistencia-peso,ocho veces superior al acero inoxidable,el arma ideal para utilizarlo en chalecos yvidrios antibalas ligeros.
Por su parte, empresas electrónicascomo Pioneer están experimentando usareste nanomaterial como sustituto del plástico y el vidrio en componentes de altatecnología. Transparente, ligera y resistente, la nanocelulosa podría así formarparte de las pantallas de TV, monitores yteléfonos móviles más increíblemente delgadas y flexibles del futuro. Del mismomodo, los principales fabricantes de automóviles ya estudian la posibilidad de construir con este material partes de la carrocería de sus vehículos, lo que supondríamenor peso y, por consiguiente, un notable ahorro de combustible.
Igualmente, hay quien habla de quela nanocelulosa cristalina podría utilizarsetambién para producir filtros con losque purificar todo tipo de líquidos. Entonces, sería posible obtener fácilmente aguapotable, depurar la sangre durante lastransfusiones e incluso capturar sustancias químicas peligrosas en fábricas y productos como los cigarrillos.
Se trata solo de usos potenciales peroque confirman que las investigaciones coneste nuevo material van en serio. Al menosasí está ocurriendo en Canadá, donde desde2011 funciona la primera fábrica capaz deproducir una media de una tonelada diariade nanocelulosa cristalina; y en Estados Unidos, país en el que el Ministerio de Agricultura invirtió el pasado año 1,7 millones dedólares en la creación de una planta de tratamiento de madera y producción de estenanomaterial.
Dar con el nuevo material capaz de cambiar el mundo es el sueño de todo científico. Pero no basta con encontrarlo. Después hay que demostrar que se puede producir a gran escala y a bajo coste. Entonces llegará el momento de hablar demilagros. Y será el turno de los ingenieros.
Con luz propia
Si bien los últimos descubrimientos relacionados con la nanocelulosa cristalinahan levantado la lógica expectación en el mundo científico, este material no esel único que suscita interés entre los investigadores y las grandes multinacionales. Entre los que se disputan este reinado destaca el ya mencionado grafeno, al que algunos expertos dibujan aún como la principal baza para cambiar elstatu quo de las cosas para siempre.
Bien sea por sus características y posibles aplicaciones, fuera de toda duda enla literatura científica, bien sea por la notoriedad alcanzada tras recibir sus descubridores el Premio Nobel de Física en 2010, lo cierto es que raro es el día en quealguien no se descuelga anunciando un nuevo prototipo que incorpora el grafenoen su tecnología y prometiendo que muy pronto estará disponible en el mercado.
A pesar de ello, los expertos prefieren ser prudentes y no lanzar todavía lascampanas al vuelo, al menos hasta que los precios del grafeno estén en condiciones de competir con los de los materiales clásicos.
Pero aunque el mercado de este material al que algunos apuntan capaz desustituir en el futuro al silicio en electrónica es aún muy pequeño –apenasmovió nueve millones de dólares en 2012‒, España se ha mostrado hasta lafecha especialmente innovadora en este terreno, hasta el punto de que cuatroempresas nacionales se disputan el control del grafeno a la espera de que alguna gran multinacional se decida a dar el paso e iniciar su comercialización.
Se trata de la guipuzcoana Graphenea Nanomaterials, empresa que lidera laproducción de grafeno en lámina de alta calidad enfocada, de momento, a prototipos, pero que confía en que la demanda de sus productos, que ya vende aNokia, Philips, Nissan y Canon, se traslade al nivel comercial a partir de 2016.También está la alicantina Graphenano, compañía que ya cuenta con una delegación comercial en Alemania y que desde su planta de producción en Ciudad Real se ha marcado el objetivo de romper la barrera experimental del grafenopulverizando tanto los tiempos de producción como los precios. Así, aseguran que su sistema les permite fabricar cantidades industriales de este material enláminas y cables, en polvo y en piezas tridimensionales.
La producción de grafeno en polvo enfocada al sector puramente industriales, precisamente, el principal cometido de la riojana Avanzare, empresa que,tras superar a finales de 2012 a la norteamericana XG Sciences, está considerada la primera productora mundial de este material que suele utilizarse mezclado con otros para mejorar la resistencia de los productos finales al fuego, laabrasión y el rayado, entre otros.
Este póquer de ases se completa con la burgalesa Granph Nanotech, compañía que, a diferencia de la anterior, enfoca su producción a la investigación yla experimentación pura y dura.
