Los nuevos materiales están de moda. No sólo por una
cuestión mediática: también porque los viejos, tarde o temprano,
terminarán por extinguirse, entre otros motivos por las nuevas
exigencias de la producción tecnológica, tanto económicas como
prácticas.
Por eso los
laboratorios de medio mundo echan humo tratando de encontrarlos. Un
nuevo material con propiedades valiosas y con posibilidades de ser
producido en grandes cantidades y a un precio competitivo cambiaría el
mundo.
El lugar donde buscan los científicos los nuevos materiales no está en la superficie, sino en niveles nanométricos. Ha habido muchos en los últimos años: los nanotubos de carbono, el fluoreno, las nanoestructuras basadas en puntos cuánticos…
Pero es el grafeno la
estrella indiscutible de este baile. Sus características y posibles
aplicaciones, fuera de toda duda en la literatura científica, han
resistido con firmeza los ataques del viejo mundo. En el caso de sus
costes de producción a gran escala, no tanto. Aunque se está avanzando
rápido, sobre todo en España.
Ahora, otro invitado se ha unido a la fiesta de los nuevos materiales: la nanocelulosa cristalina. Algunos ya hablan de milagro. La palabra aún resulta exagerada, pero un reciente descubrimiento de los investigadores de la Universidad de Texas ha abierto la puerta a producciones masivas a bajo coste. En el mundo de los negocios, los milagros empiezan así.
¿Qué es la nanocelulosa cristalina?
Es un ‘nanomaterial’,
igual que el grafeno. Se obtiene a partir de la compresión de fibras
vegetales o a través de cultivos naturales donde distintos tipos de
bacterias lo producen de forma autónoma, aunque hasta ahora con altos
costes.
“Tiene buena pinta. Una
propiedad general de los materiales es que cuando llegas a la nanoescala
aparecen propiedades nuevas. La nanocelulosa es muy prometedora; posee
propiedades fascinantes. Yo diría que el reto es cómo producirla a gran
escala, igual que el grafeno”, explica a Teknautas el investigador del Massachusetts Institute of Technology (MIT) Amador Fernández Velázquez, que colabora con el centro norteamericano desde el ITMA, en Asturias.
El
nuevo material multiplicaría por ocho la resistencia del acero, es
transparente, muy ligero y conduce la electricidad. En el fondo, la
nanocelulosa no es más que la celulosa –la biomolécula orgánica más abundante de la Tierra- en una escala muy pequeña.
“Por
ejemplo, el oro, que es amarillo, si lo haces pequeño cambia de color.
Cuando observamos los materiales a pequeña escala y se descubre algo
nuevo, siempre despierta mucha curiosidad”, afirma el científico.
¿Es la nanocelulosa mejor que el grafeno?
De momento, nadie lo ha demostrado. Aunque entre sus aplicaciones futuribles se encuentra también la electrónica -el reino del grafeno-, además de la industria farmacéutica y el sector de los biocombustibles,
las investigaciones sobre la utilización de la nanocelulosa en procesos
tecnológicos reales se hallan en una fase muy incipiente.
Según
los investigadores, la nanocelulosa puede usarse para confeccionar
chalecos de protección ultraligeros, pantallas de dispositivos
electrónicos e incluso para cultivar órganos humanos.
“Creo
que es un buen nanomaterial y posee propiedades electrónicas. Pero no
pienso que vaya a competir directamente con el grafeno. Éste seguirá
teniendo su entidad porque, por ejemplo, no existe ningún otro material
que se pueda aislar con una sola capa”, reflexiona Amador Fernández.
"Cuando
se descubre algo nuevo, siempre despierta curiosidad. En ciencia todo
va por modas. Lo que está claro es que la nanocelulosa está en una fase mucho más incipiente
que el grafeno, que tuvo la suerte de que sus descubridores recibieron
el Premio Nobel y eso le dio mucha publicidad. Muchas empresas
invirtieron entonces en él", continúa el investigador del MIT.
En
cuanto a las aplicaciones futuras de la nanocelulosa, todo puede dar
muchas vueltas. "Al principio, todo el mundo se centraba en las
propiedades de resistencia del grafeno, pero luego su gran campo de
aplicación ha sido la electrónica", recuerda el científico.
La esperanza ecológica: un material que necesita sol y agua
Hasta
ahora, la producción de nanocelulosa requería inversiones
significativas de dinero. Bien para llevar a cabo el proceso de
compresión de la fibra o bien para abastecer de nutrientes a la
bacterias que producen el material. No era rentable.
La novedad que han introducido los científicos de la Universidad de Texas, con el investigador Malcolm Brown
a la cabeza, es la posibilidad de utilizar un determinado tipo de alga
para producir el material de forma natural, sin necesidad de nutrientes.
Sólo se necesitaría luz solar y agua.
De
momento, Brown y su equipo han conseguido producir pequeñas cantidades
de nanocelulosa, pero ya han anunciado que a través de una nueva
modificación genética del alga original –en concreto, introduciendo
genes de la bacteria 'Acetobacter xylinum', que se usa para hacer
vinagre- pueden estar en disposición de producir ingentes cantidades.
De tener éxito, los costes de producción serían mínimos. Lo que aún está
por ver son sus aplicaciones.
Tal
como resume Fernández, es “como si tienes una vaca que te puede dar
leche: pones a la naturaleza a trabajar y, claro, es un método de
producción muy barato”.
Según Brown, su
investigación significa "uno de los descubrimientos más importantes de
la botánica“ y podría estar en disposición de funcionar en producciones
masiva en un plazo de 5 a 10 años.
Un negocio potencial de 600.000 millones de dólares
Para Jeff Youngblood, científico del Instituto de Nanotecnología Forestal
de la Universidad de Purdue, la nanocelulosa “es la versión natural y
renovable de los nanotubos de carbono, pero a una fracción de su
precio“. “Lo más hermoso es que este material es tan abundante que no
necesitamos crearlo. Ni siquiera necesitamos usar árboles enteros,
podemos ocupar ramas y astillas, incluso aserrín. Estamos convirtiendo
desechos en oro”, afirma.
Desde 2011, funciona en Canadá la primera fábrica capaz de producir nanocelulosa cristalina, a cargo de la compañía CelluForce, y donde se produce una media de una tonelada diaria del nuevo material.
En 2012, el Ministerio de Agricultura de Estados Unidos invirtió, a través del Laboratorio de Productos Forestales, 1,7 millones de dólares en la creación de una planta
de tratamiento de madera y producción de nanocelulosa cristalina. El
propio gobierno estadounidense estima que esta industria moverá la nada
desdeñable cifra de 600.000 millones de dólares en el año 2020.
"Un
nuevo material es el sueño de todo científico. Si alguien encuentra
algo que sustituya el silicio, por ejemplo, el material del que están
hechos por dentro los ordenadores, pondría una pica en Flandes", dice
Amador Fernández.
Sin embargo, después de
encontrarlo, ese investigador aún tendrá que demostrar que se puede
producir en grandes cantidades. Y después, lo más importante: demostrar
que el nuevo material es más barato. Entonces hablaremos de milagros.
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