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¿Serán los nanomateriales el próximo salto tecnológico?

¿Serán los nanomateriales el próximo salto tecnológico?

Cuando 3M introdujo el celo Scotch en 1930, en los inicios de la Gran Depresión, fue un producto idóneo para una población ahorradora, además de un extraordinario avance. Al combinar dos descubrimientos recientes (la cinta adhesiva y el celofán impermeable de DUPont) los científicos de 3M consiguieron crear un instrumento de pegado claro, limpio, barato y útil para reparar una amplia variedad de materiales. Los músicos usaban celo Scotch para arreglar partituras rasgadas; las mujeres, para sus uñas rotas y los bancos, para remendar billetes.

Hoy en día, este producto tan duradero  y útil, anda perdido en algún cajón de nuestra cocina, a pesar de ser un ejemplo temprano de la cultura de la innovación que una vez alimentó a las industrias químicas y de materiales. Desde mediados de los años 20 hasta los 70, los investigadores de las grandes empresas crearon una corriente constante de materiales rompedores. Muchos de ellos hicieron posibles nuevos productos que se integraron en nuestra vida cotidiana: nylon, látex, fibras sintéticas empleadas en la ropa, poliuretano, silicio, etc.

No obstante, esta implacable ola de innovación empezó a calmarse a finales de los 70. La creciente preocupación por los efectos en el medio ambiente y en la salud de los productos químicos sintéticos, la finalización de las patentes y el aumento de los costes de la I+D mermaron el entusiasmo innovador. Además, la presión por los beneficios a corto plazo empujó a las grandes empresas lejos de la investigación básica a largo plazo. Así, a medida que la industria química avanzaba, se centraba cada vez más en la competencia basada en el precio, la consolidación y la búsqueda de nuevos mercados en las economías emergentes.

De este modo, se dejó en manos de los laboratorios universitarios el descubrimiento que ha supuesto el  renacer de los productos químicos y de los materiales: la extracción de grafeno, el primer material bidimensional. Tras más de diez años de investigación, este singular avance sigue produciendo numerosos materiales increíblemente finos y fuertes. Parece inevitable que estos materiales, que poseen propiedades únicas y versátiles, cambien radicalmente la infraestructura física, el aspecto y la calidad del mundo que nos rodea. Como sucedió con la llegada del ordenador personal e Internet, los avances se producen tan rápido que solo las empresas que se suban pronto a la ola serán influyentes en el futuro, independientemente de si lo son hoy.

Hoy en día, los nanomateriales  que se estudian en miles de laboratorios de investigación fundamentalmente universitaria  de todo el mundo, no sólo parecen diferentes a los que conocemos, sino que actúan y reaccionan de manera distinta. Y sus aplicaciones potenciales son muy amplias:

  • La producción industrial, por ejemplo, mediante una combinación de calor y presión, los investigadores del MIT han creado un material 3D a partir de grafeno que puede emplearse en la construcción. Los productos fabricados con él tendrán una densidad 5% mayor que la del acero pero, serán 10 veces más fuertes y podrían producirse con una impresora 3D. A diferencia de los aquellos impresos con plástico y metales, los componentes impresos a partir de grafeno conducen la electricidad, lo cual es de gran interés para la próxima generación de automóviles y aviones eléctricos.
  • Energías renovables y reducción de emisiones. Algunos investigadores creen que los nano materiales podrían ser útiles para mitigar el efecto invernadero y, por tanto, frenar el cambio climático. Los científicos de la Universidad de Texas han desarrollado una estructura de moléculas en forma de panal capaces de retener las emisiones de carbono a la atmósfera. Además, en una prueba realizada por la Universidad de Rice, el grafeno mostró el potencial de reciclar el dióxido de carbono residual, reduciéndolo en un 90% y convirtiendo, así, el 45% de los gases de efecto invernadero en combustible limpio.
  • Tratamiento de enfermedades y condiciones congénitas. Entre los usos potenciales en el cuidado de la salud se incluyen nano cables que pueden colocarse en el sistema circulatorio y registrar las comunicaciones eléctricas entre las estructuras de las células, revelando mutaciones y disfunciones, incluyendo las etapas iniciales del crecimiento tumoral. Los nano cables también podrían suministrar fármacos moleculares directamente a las células enfermas. La compañía Graphene Frontiers ha creado un dispositivo a partir de grafeno que detecta cambios electrostáticos y de temperatura producidos por el ataque de un antígeno, señalando la presencia de infección o cáncer.
  • Tecnología informática y robótica. Dado que casi todos los avances tecnológicos de las últimas cinco décadas han consistido la miniaturización de componentes y chips, con sus consiguientes mejoras de rendimiento, los nano materiales ofrecen sistemas más rápidos, pequeños y portátiles que pueden administrar y almacenar grandes cantidades de información. Gracias a los nano materiales, podrían hacerse posibles pantallas de ultra alta definición.
  • Fabricación de bienes de consumo. En 2016, los investigadores del Trinity College de Dublín publicaron un informe sobre sus esfuerzos para mezclar tres nano materiales 2D para imprimir circuitos electrónicos, que podrían incrustarse en los artículos de consumo y proporcionar alertas, datos y entretenimiento. Por ejemplo, el envasado de alimentos podría mostrar una cuenta regresiva digital para advertir de deterioro; las etiquetas del vino podrían indicar cuándo ha alcanzado la temperatura perfecta; etc.

Podemos decir que toda una industria artesanal está emergiendo rápidamente alrededor de los nano materiales. Decenas de nuevas empresas, financiadas con fondos de capital de riesgo y donaciones de investigación, han surgido para apoyar las primeras aplicaciones comerciales de estos productos, algunas de los cuales ya están en el mercado.

Sin embargo, hasta la fecha, las principales compañías químicas no han participado en esta actividad, a pesar del probable impacto de los nano materiales en sus futuros productos. Esto refleja cuánto ha cambiado el modelo la industria química desde el descubrimiento de los plásticos. "Hace sólo 20 o 30 años, tenían enormes laboratorios de investigación avanzada. Esos días ya han pasado", dice Rigoberto Advincula, profesor de la Case Western Reserve University. "Ahora, sólo tratan de mejorar sus líneas de productos existentes. Y, probablemente, la única manera de tengan para crecer o innovar sea adquirir otra empresa con la tecnología o el know-how que les falta".

Pero, aunque las químicas no participen en esta industria naciente, empresas de otros sectores sí lo han hecho, en vista de su potencial. IBM ha invertido más de 3.000 millones de dólares en investigación en nano compuestos, y ya ha producido el chip de grafeno más pequeño y rápido del mundo. Samsung ha presentado más de 400 patentes relacionadas con el grafeno, relacionadas con procesos de fabricación y pantallas táctiles, y su Instituto Tecnológico Avanzado ha financiado un plan para ampliar la duración de la batería utilizando silicio y grafeno.  Si las previsiones de los grandes investigadores y startups se cumple, no pasará mucho tiempo antes de que los nano materiales sean algo tan común como la cinta Scotch.

Extracto del artículo The Next Big Technology Could Be Nanomaterials elaborado por Jeffrey Rothfeder, colaborador de la revista strategy+business, y publicado originalmente en ese medio.

Archivado en: Industria 4.0 , Strategy& , Strategy+business , Tecnología

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Santiago Franco

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