NEGOCIOS: OPORTUNIDADES EN MATERIALES
La economía industrial que conocemos es posible gracias a la explotación de una gran variedad de materias primas. La humanidad ha recurrido a todo tipo de materiales extraídos de la Tierra desde el neolítico, y hasta muy recientemente no se ha preocupado de verlos como un recurso que puede agotarse.
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El aumento de la población global, y en especial su concentración en las ciudades, implicará un incremento de la demanda de productos y servicios, que la industria intentará saciar. Así, como simple ejemplo, se estima que en 2030 habrá más de 1700 millones de automóviles en el mundo, cuya fabricación demandará un 80% más de hierro que el utilizado en esta industria en 2010.
Quizás un avance del escenario de extrema competencia por los recursos lo encontramos ya en el mercado de las tierras raras (rare earths), esos 17 elementos químicos de la tabla periódica que se han demostrado como críticos en industrias avanzadas, como la electrónica. En realidad, no se trata de elementos escasos en la corteza terrestre, sino que se presentan en ella en bajas, o muy bajas, concentraciones, y su extracción requiere procesos costosos.
Además, su extracción y comercialización están dominadas, desde finales de los años noventa, por China: se estima que China produce el 97% de las tierras raras del mundo, aunque contiene solo el 30% de las reservas del planeta. Esto le permite un control y una limitación de las exportaciones oficiales, aunque hay que recordar que la explotación y exportación ilegal de estos minerales en China se estiman que cercanas al 30% del total. Otros países (como Australia y Estados Unidos) están haciendo grandes inversiones para retomar la minería de tierras raras, abandonada cuando China irrumpió en el mercado con precios incontestables, pero estas aún tardarán una década en generar resultados.
Además, emerge como oportunidad el reciclaje de tierras raras, presentes en los millones de toneladas de desechos electrónicos hasta hoy poco aprovechados (así, por ejemplo, solo el reciclaje de lámparas fluorescentes realizado en Francia podría asegurar la “independencia” de Europa en terbio, una de las tierras raras).
La relevancia industrial y económica de los recursos naturales convierte a algunos de ellos en materiales conflictivos, y nutren problemas territoriales que pueden acabar en conflictos armados (en especial en África), alimentan exportaciones ilegales y afectan a los derechos humanos de grandes poblaciones (es el caso, por ejemplo, de los cuatro minerales conflictivos del 3TG: tántalo [coltan], tin [estaño], tungsteno y oro). Las empresas deben establecer medidas de seguridad para evitar participar en el flujo ilegal de estos materiales conflictivos (cumpliendo con las reglas de la SEC Conflict Minerals Regulation).
De forma progresiva, la sociedad se preguntará por la sostenibilidad de su apetito (y dependencia) creciente por los recursos. Por ello, se abren muchas oportunidades en idear nuevas formas de localización y explotación sostenible de los recursos naturales (mejor uso de la tierra, agua y energía), y en la producción, más eficiente y con menos residuos, a través de mejores tecnologías o de nuevos modelos de reutilización de los recursos, como el propuesto por la economía circular.
Al mismo tiempo, se impulsará la investigación, y su aplicación en la industria, de nuevos materiales avanzados, que permitan fabricar nuevos productos, así como mejorar las prestaciones y el impacto ecológico de los actuales.
Se investiga en materiales avanzados en telecomunicaciones (para aumentar la velocidad y capacidad de las fibras ópticas, o para fabricar sensores de todo tipo), en automoción (materiales más ligeros y resistentes, y baterías eléctricas más eficientes), en electrónica de consumo (tecnologías OLED para pantallas, por ejemplo), en construcción e ingeniería (nuevos materiales más ligeros y manejables), y también en medicina y salud (nanopartículas que ataquen objetivos muy específicos en un paciente, drug delivery nanoparticles), etc. Se estima que más del 70% de las innovaciones tecnológicas en un amplio espectro de aplicaciones depende, directa o indirectamente, del desarrollo de materiales avanzados.
Por esta razón, la Unión Europea ha destacado el campo de los nuevos materiales como una de las seis tecnologías críticas para el futuro (6 KET: key enabling technologies), como una tecnología transversal que afecta a muchas áreas tecnológicas y sectores industriales. Es un campo que movilizará tanto ciencia básica como tecnologías aplicadas: por ejemplo, una empresa metalúrgica focalizada durante décadas en la fabricación de vigas de acero revivirá su competitividad internacional aplicando la mecánica cuántica al diseño y fabricación de aceros especiales.
Entre los objetivos de investigación en este campo, podemos subrayar: nuevos polímeros, materiales composites y cerámicos, materiales estructurados, materiales construccionales, materiales que se “autorreparan” (self-healing materials), biomateriales (por ejemplo, materiales para la regeneración de huesos), bioinstrumentos (materiales que permitan wearables de bajo peso), materiales para la captación y transmisión de energía (en particular para la captación y conversión directa de energía solar en electricidad, energy harvesting, a través de tecnologías fotovoltaicas, a partir de grafeno u otros materiales), materiales ópticos, electrónicos y magnéticos, materiales con bajo impacto ecológico (green materials), materiales para filtros de desalinización del agua marina, etc., y todo ello a nivel macro, micro y nano.
La nanotecnología es una de las disciplinas científicas más prometedoras en este campo.
Podemos esperar innovaciones disruptivas como la aparición de materiales carbono-negativos que capturen y encapsulen CO2 del aire (carbon sequestration methods), aerogeles de alta resistencia y muy bajo peso, materiales que permitan convertir directamente el calor residual de las máquinas en energía (a partir, por ejemplo, de skutterudites), o la ingeniería a nivel molecular que posibilite la materia programable.
Los científicos se inspirarán en la naturaleza para “copiar” soluciones desarrolladas por la evolución, a través de los modelos de la biomimética. Pero también utilizarán instrumentos computacionales sofisticados para entender mejor las propiedades de los materiales conocidos, y para “predecir” el comportamiento de nuevos materiales sintéticos, así como de estructuras moleculares existentes solo como modelos de datos. Se abre, así, un escenario de grandes oportunidades para el descubrimiento o la invención de nuevos materiales.
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