.

El investigador del Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA), Amador Menéndez.

Cambio Climático

"Los materiales del futuro serán inteligentes y dialogarán con su entorno"

1

Para el investigador Amador Menéndez, este tipo de innovaciones serán claves para abordar graves problemas como el cambio climático y los desastres naturales. Su enfoque consiste en jugar con la luz para crear nuevos compuestos capaces de generar electricidad y ahorrar energía

  • por Alba Casilda | traducido por
  • 10 Diciembre, 2018

"Nos estamos adentrando en una nueva era: la era de los nanomateriales", sentencia el investigador del Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA, España), Amador Menéndez.​ En su opinión, esta nueva era cobrará la misma importancia que otras previas, como la Edad del Cobre, del Bronce y del Hierro. "La historia ha estado condicionada por los materiales que se han usado en cada momento. Ahora, gracias a la nanotecnología se pueden crear materiales a la carta. Esto marcará un antes y un después en varios ámbitos, como el de la construcción", explica Menéndez, y añade: "De la misma forma que un albañil hace un edificio ladrillo a ladrillo, los nanotecnólogos cogemos los átomos, los ensamblamos como si fueran piezas de Lego y desarrollamos nuevos materiales, que quizá no existen en la naturaleza".

El experto vislumbra un futuro con materiales capaces de volver a su forma original tras sufrir un daño. Pero una de sus áreas de estudio se centra en "jugar con la luz para crear materiales que ayuden a desarrollar una arquitectura más eficiente y sostenible". A través de la manipulación de la luz está diseñando unas ventanas que podrán funcionar como pequeñas centrales eléctricas. Menéndez, que previamente fue investigador en el MIT (EE. UU.), aspira a que "los nanomateriales cambien nuestras vidas y se integren en cualquier tipo de edificación, desde viviendas hasta oficinas y centros comerciales".

¿Por qué la arquitectura necesita nanomateriales?

La construcción se enfrenta a grandes desafíos. Según datos de la Comisión Europea, el consumo energético de los edificios representa un 40 % de la demanda total de energía de la Unión Europea. Son responsables del 36 % de las emisiones de CO2 y alrededor del 75 % de los edificios europeos son ineficientes desde el punto de vista energético. Las cifras hablan por sí solas. Por eso, es necesario crear soluciones. Los nuevos materiales pueden ser de gran ayuda en la transición hacia una arquitectura sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Dentro de los nanomateriales se ha especializado en la nanofotónica, ¿qué novedades trae esta disciplina?

La nanofotónica consiste en el diseño de materiales y dispositivos para capturar, guiar y manipular la luz. Se buscan materiales que atrapen la radiación solar, que guíen la luz de manera eficiente, como lo haría una fibra óptica, y que cambien el color del espectro lumínico. Son sistemas prometedores porque ayudarán a cumplir la directiva europea que exige que los edificios de nueva construcción sean de consumo energético casi nulo. Esto será obligatorio en edificios públicos a partir de diciembre de 2018 y en las infraestructuras privadas, a partir de diciembre de 2020.

¿En qué proyectos está trabajando para conseguir ese consumo casi nulo?

Estamos desarrollando materiales que se integran en las ventanas y se comportan como si fueran una pintura. Pero además, atrapan la luz del Sol y la reenvía a los bordes del vidrio de la ventana. En esos bordes se pueden colocar unas celdas solares, que convierten esa luz en electricidad. Esta tecnología se conoce como concentrador solar luminiscente. De esta forma, las ventanas de nuestras casas se podrían convertir en pequeñas centrales fotoeléctricas. Esto se puede aplicar a cualquier elemento arquitectónico de vidrio, como la fachada de un rascacielos.

Las principales ventajas de estos materiales son su integración con la arquitectura, la eficiencia que aportan, su menor coste frente a los modelos tradicionales y su capacidad para actuar en varias condiciones climatológicas. En función de si es un día soleado o nublado, captura la radiación desde diferentes ángulos.

Foto: Concentradores solares luminiscentes, que capturan la luz solar y la reenvían a los extremos. En la imagen se puede apreciar cómo los bordes brillan con más intensidad. Crédito: Cortesía del entrevistado.

¿Cómo ayudarían estos materiales al ahorro energético?

Se pueden crear cristales fotónicos para diseñar superficies que bloqueen el flujo de calor de las infraestructuras. Estos cristales se depositan sobre la superficie de una ventana y funcionan como una especie de espejos selectivos. Evitan que el calor exterior entre en el edificio en verano y que el calor interno se escape durante el invierno. De esta forma, se podría evitar un gran gasto energético para refrigerar y calentar las infraestructuras.

¿Qué otras investigaciones relacionadas con los nanomateriales se están desarrollando más allá de la nanofotónica?

Hay proyectos en diferentes laboratorios para crear materiales que se autorreparan [ver Cemento termocrómico y hormigón autorreparable: así es el futuro de los materiales de construcción]. Hoy, la mayoría de los materiales sintéticos carecen de esta propiedad y su reconstrucción requiere de intervención humana. Ya se han desarrollado materiales que pueden reparar pequeñas fracturas. Muchos de ellos son moléculas orgánicas que reaccionan químicamente y sellan la fractura. Un reto es que estos sistemas se integren en el futuro en las alas de los aviones o en una nave espacial para que puedan repararse de forma automática en pleno vuelo. La construcción también podría beneficiarse de esta tecnología para reparar pequeños daños.

En una línea similar funcionan los materiales con memoria de forma, ¿para qué servirían y cómo podrían beneficiarnos?

Son materiales capaces de volver a su estado original una vez han sido deformados, ya que recuerdan su forma. Se está investigando, por ejemplo, en aleaciones metálicas. Servirían de soporte en la construcción de edificios y estructuras para que resistan a terremotos. De esta manera, las infraestructuras podrían volver a su estado original tras un movimiento sísmico y no se llegarían a caer. Eso sería ideal, pero aún estamos muy lejos de ello.

¿Qué requisitos comunes deben cumplir los nanomateriales para que lleguen a funcionar?

Un requerimiento básico es que todos ellos sean inteligentes. Hoy se habla de inteligencia artificial en máquinas que piensan y toman decisiones. Así sucede con los coches autónomos que se paran automáticamente si se cruzan con un peatón. Los materiales del futuro serán inteligentes y dialogarán con su entorno, es decir, experimentarán cambios y responderán de una manera determinada como consecuencia de un estímulo externo, como la luz, un campo eléctrico o la humedad. Por ejemplo, gracias a los materiales inteligentes las ventanas podrán regular el flujo de luz y dejar pasar más o menos luz hacia el interior de la vivienda de manera automática.

¿Cuándo se podrán hacer realidad este tipo de materiales? ¿Hay algún tipo de apoyo desde el sector público?

No podemos hablar de una fecha concreta, el gran reto es dar el salto del laboratorio al mercado [ver "Innovar con materiales no es crear 'apps', requiere una gran cantidad de capital"]. La mayoría de estas propuestas están en estado de investigación. No obstante, las nuevas líneas de financiación, como el programa Horizonte2020 de la Unión Europea, son un gran apoyo. En general, la Administración sí acepta la creación de estos materiales, ya que para superar retos como el cambio climático o alcanzar el consumo energético casi nulo hacen falta tecnologías disruptivas. Estos materiales son emergentes y disruptivos: van a cambiar el concepto de edificación y construcción.

*Esta entrevista se publicó originalmente en el blog de Innovación de Sacyr el 28/11/2018

Cambio Climático

  1. Cómo resolver el gran mal de la energía renovable: el almacenamiento

    Si queremos alimentarnos de fuentes solares y eólicas, necesitamos garantizar el suministro durante largos periodos y en cualquier sitio cuando el viento no sople y el sol no brille. Estas 'start-ups' trabajan en distintos enfoques que podrían lograrlo, pero todas se enfrentan a importantes desafíos

  2. El desinterés de China por la energía nuclear nos perjudica a todos

    Tras la catástrofe de Fukishima, el Gobierno empezó a reducir su interés por esta fuente de energía libre de carbono. Aunque los reactores avanzados aún no han garantizado su seguridad al 100 %, si el país asiático no se encarga de impulsarlos, será imposible que el resto del mundo los valore como opción

  3. La lámina que podría cumplir el sueño de extraer agua potable del aire

    Un nuevo análisis sugiere que la recolección pasiva de rocío alimentada con energía solar podría resultar viable en sitios en los que hasta ahora se consideraba imposible. Para lograrlo, sería necesario un emisor selectivo compuesto de tres materiales colocados en capas sobre una base de aluminio