¿Cómo serán los materiales del futuro? Aurorreparables, imprimibles 3D y circulares 

Los nuevos materiales son una forma de innovación que pone cada vez más el foco en factores como la durabilidad, el bajo impacto ambiental o la circularidad de materias primas. Estos modelos de innovación tecnológica prometen envases completamente integrados en el ciclo del carbono, una construcción más responsable con el medio ambiente y hasta objetos metálicos flexibles. 

Materiales circulares, derivados de residuos orgánicos 

Los envases de un solo uso están en el punto de mira de la reducción, la economía circular o el reciclaje. Muchos de estos envases simplemente no pueden ser eliminados —objetos médicos, de salud bucodental, de higiene… — y otros aportan demasiados beneficios —evitar desperdicios en alimentación—. 

Por suerte, cada vez hay más iniciativas para diseñar envases derivados de residuos orgánicos como la piel de la patata, restos de frutas, cáscaras de cacao, etc. Al usar residuos orgánicos, los envases son biodegradables y los residuos se integran en el ciclo del carbono terrestre.  

Obviamente, es imperativo que estos envases y materiales de construcción surjan de residuos. También que las industrias del envoltorio o la construcción no canibalicen los ya limitados campos de cultivo, rivalizando con alimentar a la población. 

Edificios como sumideros de carbono 

Los residuos orgánicos secos que proceden de la agricultura suponen un volumen elevado. Hablamos de elementos como las cáscaras de cacahuete, la de arroz, los frutos de plátanos, la piel de patata, las hojas de otoño y muchos otros. Tradicionalmente, estos elementos se han usado en parte para compost, o bien en envases que mezclan celulosa y estos residuos. ¿Y si hubiese un mejor uso? 

Recientemente se está estudiando el uso de residuos orgánicos secos como material de construcción, y se hace por varios motivos. El primero de ellos es que estos residuos tienen un alto contenido en carbono, es decir, convertiría elementos como ladrillos, asfaltos o cementos en sumideros de carbono, atrapando durante décadas las emisiones de carbono del pasado. 

El segundo motivo tiene que ver con la propia naturaleza del sector de la construcción, que es uno de los que presentan más emisiones e impactos ambientales. Sustituir parte de sus materiales por otros orgánicos es una buena idea para limitar dichos impactos. Además, la gran ventaja de estos residuos es que no compiten con la producción de alimentos, por lo que utilizarlos para construir edificios no supondría solucionar un problema para agravar otro. 

Materiales autorreparables: sí, son una realidad 

En 2013 investigadores del IK4-CIDETEC lograron diseñar un polímero —formalmente, un tipo de resina sólida a temperatura ambiente— capaz de regenerarse por contacto en unas dos horas, de forma similar a como se fusionan o sueldan los huesos al curarse. Las soluciones basadas en la naturaleza son cada vez más importantes. Ahora se le han encontrado multitud de aplicaciones en medicina. 

También existe el hormigón autorreparable que hace uso de cápsulas con bacterias en su interior. Este es el caso de las Bacillus subtilis, un tipo de bacteria muy común que libera caliza en contacto con el oxígeno. Cuando el hormigón se agrieta y el oxígeno entra, las cápsulas con bacterias se abren y rellenan los huecos con caliza. La tecnología se llama precipitación de calcita inducida microbiológicamente, un modelo de innovación tecnológica fascinante. 

Materiales de metales flexibles impresos en 3D 

Desde hace aproximadamente una década es posible imprimir en 3D con metales como acero, aluminio o titanio. A diferencia de otros métodos de trabajo con metales convencionales, —como la forja, la extrusión, el laminado… —, la impresión permite la fabricación de objetos muy interesantes. Por ejemplo, mecanismos para la industria aeroespacial. 

El componente mostrado en el vídeo de la NASA y la BYU.CMR consiste en una pieza maciza pero flexible de titanio impreso en 3D, capaz de rotar en dos ejes y, por tanto, de dar libertad total a los propulsores de los satélites. Todo ello, sin necesidad de utilizar mecanismos convencionales que son susceptibles de sufrir averías. 

Los modelos de innovación tecnológica ponen cada vez más el foco en los nuevos materiales y en sus combinaciones. A menudo, dos materiales ampliamente conocidos pasan a trabajar juntos de una forma innovadora, como ocurre en las placas solares multicapa: cada una de ellas ya estaba presente en el sector, pero su combinación posee unas sinergias antes no consideradas. Sinergias con la capacidad de ayudarnos a afrontar retos críticos como el aprovisionamiento de energía renovable y, con él, el cambio climático. 

Los próximos avances sobre materiales derivarán, como no podía ser de otra forma, de las inteligencias artificiales. Así, en lugar de probar miles de millones de posibles combinaciones materiales, con el coste que suponen estos ensayos y análisis, será posible recurrir a técnicas in silico para descubrir nuevas propiedades, nuevos materiales y nuevas formas de obtenerlos.