Revolución de las materias primas, Biotecnología y nuevos materiales

La revolución tecnológica no sólo va de lo digital, sino de la materia que la sostiene. Desde hace años los líderes tecnológicos destinan un volumen creciente de recursos a lograr nuevas funcionalidades de los materiales conocidos y a encontrar nuevos materiales capaces de proporcionar las mismas funcionalidades que se obtienen de otros con desventajas desde el punto de vista de la lucha contra el cambio climático o en el plano estrictamente geopolítico. Así, nos encontramos con nuevas soluciones como la piel bioingenierizada, hormigones sostenibles para almacenamiento de energía termosolar o inhibidores inorgánicos comunes para mejorar el control de la corrosión de las barras de acero.

Esta dinámica, poderosa por sí misma, ha adquirido una trascendencia mayor, una urgencia insospechada, con la reinvención de la medicina que va a provocar la crisis del coronavirus. En la última edición de BIO Digital 2020, celebrada en Boston (EEUU), se dibujó un panorama de colaboración entre todos los actores del ámbito de la biotecnología y de la salud, cuya traslación al mercado y a la sociedad dependía de un factor fundamental: la disponibilidad de materias primas. La escasez de vidrio es, a día de hoy, por ejemplo, uno de los obstáculos para escalar la vacuna del coronavirus.

También a raíz de la pandemia global y las restricciones a la movilidad, el sector petrolífero ha confirmado su inevitable reconversión al sector químico, ya no hay duda de que obtiene mayor rentabilidad con productos químicos de alto valor añadido que con un litro de gasolina. La progresiva desaparición de determinadas versiones del plástico obligará a reconfigurar sectores enteros, desde el logístico, al aéreo o el de la automoción, que necesitarán sustitutivos que les permitan ser económicamente viables. Un reciente informe del United Nations Environment Programme señala que la industria química mundial doblará sus ventas hasta 2030, y alcanzará los 6,6 billones de dólares (más que el PIB de Francia), sin contar a las farmacéuticas. En esa carrera por los nuevos compuestos químicos existe una posibilidad para la reconstrucción de un sector industrial potente en países con larga tradición en química, como España, si conseguimos encontrar nichos diferenciales en los segmentos de más valor añadido. 

Este vector de transformación está directamente asociado, además, con la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible: las regiones que lideren la nueva química mundial liderarán la nueva economía, que ha de ser sostenible desde todos los puntos de vista, incluidos el medioambiental y el social. La economía circular implicará la recuperación de muchos de los actuales desechos en forma de materias primas para nuevas industrias; y la obtención de materias primas que sustituyan a algunas de las que se extraen hoy de países en vías de desarrollo, en ocasiones en condiciones próximas a la esclavitud, permitirá que la carrera tecnológica no se haga con los terribles daños colaterales actuales.

Juan Baselga (grupo Polímeros y Composites) defiende el concepto de “reutilización”. España afronta la progresiva desaparición de determinadas aplicaciones del plástico, material causante de contaminación y presente en forma de microplásticos en toda la cadena, pero “no podemos prescindir” de él. De ahí que el reciclado de plásticos despierte “un enorme interés”, así como la búsqueda de “nuevas aplicaciones del plástico”. 

Por su parte, Manuel Torres (grupo de Comportamiento en Servicio de los Materiales) lidera un proyecto relacionado con el diseño de nuevos hormigones sostenibles para el almacenamiento térmico solar y, además, junto con el grupo de Polímeros y Composites, están trabajando en el desarrollo de hormigones sostenibles y autorreparables. “La idea de la colaboración para proteger hormigones viene de un proyecto para la restauración de carreteras. Cada vez son más escasos los recursos para construirlas, y si desaparece el alquitrán desaparecen las carreteras. La tendencia es emplear microcápsulas que contengan materiales rejuvenecedores que se abran y los dispersen en determinadas circunstancias”, afirma Juan Baselga.

Además, Manuel Torres comenta que en sus investigaciones sobre nuevos materiales “no se trata de sustituir al 100% el cemento Portland, sino encontrar alternativas con funcionalidades comparables. En cemento se necesitan calizas y arcillas, pero su producción es costosa medioambientalmente. Una tonelada de cemento genera una tonelada de CO2 por la descarbonización de las calizas, hemos intentado encontrar residuos para obtener un material muy parecido usando tratamientos químicos. Hemos probado desde cenizas volantes de centrales térmicas a escorias procedentes del acero, hay industrias que casi pagan por que nos llevemos sus residuos. Mediante hidrataciones y procesos sencillos podemos eliminar la etapa de producción del clíncker del cemento. Estamos intentando diseñar ahora materiales alternativos para el almacenamiento de energía térmica e investigando para reducir la corrosión mediante la adición de encapsulados que contienen bacterias”. 

La investigación española está avanzando en otros materiales circulares aparte de los relacionados con la construcción. El proyecto BIOTRAFO de la UC3M, en el que participa Juan Carlos Burgos del grupo DIAMAT, trabajando en aceites vegetales biodegradables para transformadores. Y Fernando López (investigador en el grupo LIR y promotor de la spin-off Sensia) participa en un proyecto europeo para estudiar la resistencia de los materiales termoplásticos en el fuego (High Temperature Characterization and Modelling of Thermoplastic Composites) y en otro proyecto extiende un sensor de polvo hacia un mini-instrumento atmosférico para analizar la superficie de Marte en base a un array espectral Infrarrojo.

La crisis del coronavirus ha traído, asimismo, el debate acerca de la reindustrialización de economías como las europeas, que optaron en la primera década del presente siglo por deslocalizar su producción en el sudeste asiático. Sin duda, el factor de aprovisionamiento de materias primas juega ahora mismo a favor de un país como China, que se ha consolidado como un referente en el acceso a las conocidas como tierras raras. Europa inició en la pasada década un programa para generar funcionalidades nuevas con materias abundantes en el continente y tendrá que incidir en ello para recuperar el vigor industrial. “Si en China alcanzaran el nivel europeo y todos los coches se movieran con pilas de combustible no habría platino en el mundo”, apunta Alejandro Várez (grupo Síntesis y Procesado de Materiales). “Mucha gente busca catalizadores diferentes al platino, porque el problema es que no son rentables. La industria en general, desde un punto de vista económico, quiere producir con materiales con poco valor añadido encontrar materiales con alto valor añadido y alta disponibilidad como el silicio que se obtiene a partir de la arena de la playa. Por eso la UE siempre ha estado preocupada por los critical materials”.

El grupo de Várez participa en el proyecto europeo VIDICA de I+D en baterías de calcio, un elemento muy abundante. “El litio es un material más que escaso y está ubicado en una zona geopolíticamente inestable. Sobre todo para los estadounidenses, que tienen pocas reservas”, afirma. No obstante, según dice, “el reciclado es la segunda minería y sólo se recicla un 10% de las baterías en el mundo. En función del fabricante el material es distinto, pero si no hay una codificación estandarizada ¿cómo va a ser capaz de separar bien el que tiene que reciclar esas baterías?”.

Para María Montes (grupo Innovación, Organización y Comercialización de las Empresas) ese proceso estaría normalizado de no ser porque “las empresas son cajas negras. No dan información sobre los outputs, es decir, sobre lo que emiten y el uso que hacen de los recursos. En temas medioambientales no sabemos qué pasa con los inputs desde que llegan a las empresas, no tenemos conocimiento del estatus real del sector, incluso con los residuos dan datos parciales”. Asegura que “en Europa es peor que en EEUU, en economía circular, en logística inversa, las empresas no dan datos porque es estratégico para ellos. Siempre que hemos obtenido información ha sido a raíz de controversias, como la que se desató a propósito del uso de los raw materials en China por cómo trataban allí a los trabajadores. Pero en Europa es imposible encontrar datos, no puedes sacar grandes tendencias y eso genera un problema a la hora de estandarizar las prácticas”.

Este tema ha estado “muy presente en el Horizonte 2020”, afirma Elena Gordo (grupo Tecnología de Polvos). En su opinión, en España encontramos limitaciones y problemas a las explotaciones mineras debido al impacto medioambiental. “Pero hay amplios sectores de actividad de la minería que contemplan la preservación del medio ambiente, sin movimientos de grandes masas de tierra, que son menos agresivos. Tenemos que promover la explotación de recursos con tecnologías nuevas que se están desarrollando”.

En última instancia, se ha abierto una nueva dimensión en el ámbito de las materias primas: la Administración de Trump firmó el año pasado una orden ejecutiva que establece la política de EEUU sobre la explotación de los recursos fuera de la Tierra. El objetivo es promover la explotación minera privada de la Luna, donde se encuentran enormes reservas de materias primas como hierro, titanio, aluminio, silicio, calcio, magnesio, hidrógeno, quizás helio-3 o combustibles fósiles, y esto sí, tierras raras con las que se fabrican componentes esenciales para vehículos eléctricos o híbridos, turbinas eólicas, dispositivos electrónicos y tecnologías de energía limpia.

En paralelo a la tarea de prospección de nuevas materias primas y materiales, la creciente digitalización está dando protagonismo a tecnologías como el blockchain que aparecen en sectores como el agroalimentario, tan sensibles a la trazabilidad y al origen de los componentes de los alimentos, como sistemas de verificación de la calidad en ámbitos como el vitivinícola o el pesquero.