El reciclaje de los materiales, el incremento de su durabilidad y la eficiencia energética son claves para la reactivación pos-COVID

1.- En líneas generales, ¿cuál va a ser el papel de los materiales en la sociedad pos-COVID?

Durante la pandemia de la COVID-19, las plataformas de materiales, organizaciones y empresas están respondiendo a nuevas demandas de materiales no programadas. Entre los suministros críticos podemos mencionar desinfectantes, dispositivos médicos, test de diagnóstico, ventiladores, mascarillas protectoras, guantes, trajes de protección y equipamiento. En este sentido, la industria química y de los materiales ha incrementado su capacidad al límite para adaptarse a la demanda europea. De hecho, muchas actividades que estaban ya en marcha se han tenido que reajustar para cubrir las nuevas necesidades creadas.

Por ejemplo, para paliar la falta de suministro de componentes, se ha incrementado el uso del 3D printing o additive manufacturing, que permite que los materiales se transformen durante el proceso de producción, siendo posible combinar diferentes materias primas incluyendo también productos reciclados. Esta tendencia se reforzará en el futuro. Actualmente, el reto es mejorar la disponibilidad del material, la velocidad, la calidad del proceso y el acabado superficial. Asimismo, se están evaluando muchos recubrimientos con propiedades antimicrobianas para analizar su efectividad frente a los virus. Debido a la emergencia sanitaria, se requieren materiales multifuncionales con capacidades adicionales de autolimpieza.

2.- ¿Qué soluciones y recomendaciones se plantean desde la Comunidad Europea de Materiales (A4M) para afrontar estos desafíos?

Desde la Comunidad Europea de Materiales se han planteado diferentes retos con el objetivo de aumentar la resiliencia de la economía europea con el objetivo de garantizar el suministro de materia prima, aligerando los materiales y el diseño de productos, para alcanzar una funcionalidad y calidad de producción, adaptada a las necesidades de diferentes aplicaciones y zonas de Europa.

Para ello, en primer lugar, se incide en la necesidad de coordinación de la investigación de materiales a nivel de la Comisión Europea, manteniendo una estrategia común, creando regulaciones europeas, así como estándares de libre disposición.

Además, se plantea potenciar la investigación en el aumento de la durabilidad y la eficiencia energética en el proceso de transformación de los materiales mediante una estrategia circular para minimizar la huella de carbono. De esta manera, prediciendo el tiempo de vida de los materiales y mejorando la eficiencia energética, se minimizará el impacto medio ambiental, económico y social.

Por otra parte, se recalca la importancia de combinar la experimentación y el modelizado, la generación de bases de datos y el uso de la inteligencia artificial para acelerar la consecución de resultados de investigación. Por ello se necesita potenciar la investigación en materiales para la información, comunicación y las telecomunicaciones (ICT). Entre otras, las tecnologías cuánticas (eg. criptografía) son muy interesantes para garantizar la trazabilidad.
Será clave también diseñar dispositivos preparados para reciclar, introducir materiales secundarios procedentes del reciclado, cualificándolos y regulándolos de forma apropiada para que puedan cubrir su función. Se requiere además el desarrollo de nuevos materiales y superficies, inteligentes, funcionales, verdes, capaces de interactuar con el medio y de aportar información.

Y, por último, y de forma transversal, se necesita fomentar la ética en ciencia para ayudar a reactivar la sociedad en cooperación con los ciudadanos y los estados miembros.

3.- ¿Qué programas de investigación estratégica en materiales se están trabajando en Europa? ¿Participa Tekniker en alguno de ellos?En Europa se están llevando a cabo un gran número de investigaciones estratégicas en el ámbito de los materiales avanzados y Tekniker, miembro de Basque Research and Technology Alliance (BRTA), participa en varios de estos proyectos de manera destacada.

Desde Europa se está potenciando el desarrollo de bioproductos (ej. biolubricantes, biofueles, bioplásticos) a partir de materias primas procedentes de la biomasa. En este sentido, a través del proyecto Biosmart, en Tekniker estamos desarrollando envases procedentes de la biomasa con superficies antimicrobianas, así como sensores con el fin de alargar la vida de los alimentos en el interior del envase y evitar, de esta forma, el desperdicio de comida.

También en el ámbito de las superficies, gracias a nuestra experiencia en la fabricación y caracterización de superficies antibacterianas, higiénicas y biocidas, en el centro tecnológico estamos trabajando en el desarrollo de tratamientos superficiales que minimicen la propagación de virus o bacterias, de especial importancia en el momento que vivimos. Asimismo, para hacer frente al coronavirus, también estamos participando en el desarrollo de un kit genéticoalternativo a la PCR para la detección rápida y segura del SARS-CoV-2.

En cuanto a las energías verdes, desde Europa se está potenciando el desarrollo de materiales para generación (ej. eólica, fotovoltaica, solar térmica) y almacenamiento de energía renovable (ej. baterías, hidrógeno, sales), apuestas clave también para Tekniker.

Además, en Europa, se está investigando en el incremento de la vida de los materiales, mejorando la eficiencia energética, mediante la experimentación, modelizando la producción, el funcionamiento del producto y sus prestaciones. Por ejemplo, a través de la iniciativa europea i-TRIBOMAT, en el centro tecnológico, junto con otros socios, se están conectando a través de internet diferentes máquinas tribológicas para reproducir el mecanismo de fallo del componente en el laboratorio con el objetivo ser capaces de predecir el comportamiento del material en diferentes aplicaciones.

En cuanto a investigaciones sobre fabricación avanzada, se está explotando el potencial de la fabricación aditiva con programas destinados al uso de materiales alternativos y la mejora de las capacidades del proceso en cuanto a velocidad, precisión y calidad superficial. A este respecto, Tekniker ha desarrollado una nueva máquina de fabricación aditiva de estructuras metálicas de grandes dimensiones, basada en el aporte de hilo metálico coaxial mediante tecnología láser, concretamente por medio de la técnica Laser Metal Deposition. Esta máquina permite la fabricación de pieza de diferentes aleaciones de base Ti, Fe, Ni, Al, etc. y está diseñada para poder trabajar en diferentes condiciones atmosféricas, en aire (condiciones normales), atmósfera de Ar y He, así como en vacío, por debajo de los 5 bar de presión.

5.- En el artículo se habla también de economía circular o las energías verdes para la reactivación socioeconómica desde la perspectiva de materiales. ¿Cuál es la relación entre los materiales y la reactivación pos-COVID?

Con el incremento de la población y el consumo mundial, no va a haber suficiente material primario y será más necesario que nunca reciclar para poder producir materiales secundarios que se reutilicen y sirvan para fabricar nuevos productos y procesos.

Para llevarlo a cabo con garantía, necesitamos hacer uso de la tribología. Gracias a esta ciencia, podremos predecir el ciclo de vida de los materiales en el laboratorio, reproduciendo las condiciones de trabajo de los elementos metálicos (desde su aplicación hasta el laboratorio) y predecir así el comportamiento de los materiales en uso, desde el laboratorio hasta la aplicación final.

La apuesta por el reciclaje tanto en Europa como en el centro tecnológico es firme. Actualmente, en Tekniker trabajamos, por ejemplo, en el reciclado de composites y en el desarrollo de recubrimientos autolimpiables, antierosión y antihielo para aumentar la durabilidad de las palas de aerogeneradores y las alas de los aviones.

Por último, tenemos que ser conscientes de que en el futuro no vamos a disponer de fueles fósiles suficientes para los motores de combustión interna. Por este motivo, debemos mejorar la eficiencia energética de los diseños, materiales, recubrimientos y fluidos para su uso energías renovables como la eólica fotovoltaica, solar, térmica, biocombustibles, baterías, hidrógeno, etc.