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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