¿No tienes cuenta?

Regístrate

¿Ya eres usuario?

Entra en tu cuenta

O conéctate con

Física con base palentina

Andrés Ayuela, físico teórico de la materia condensada del CSIC, dirige un equipo que trabaja en nuevos usos del grafeno e investiga optimizar mejoras en el cemento

Andrés Ayuela, físico teórico de la materia condensada del CSIC, dirige un equipo que trabaja en nuevos usos del grafeno e investiga optimizar mejoras en el cemento /

“Casi no se ve, es inapreciable para la vista, pero una sola lámina puede sostener el peso de un gato y no se caería. Daría la impresión de que el animal está levitando porque el material casi no se ve”. Quizá no es la forma más física y más técnica de explicar qué es el grafeno o sus posibles utilidades, pero es un ejemplo con el que el palentino Andrés Ayuela, físico teórico de la materia condensada del Centro de Física de Materiales (CFM), un espacio mixto de la Universidad del País Vasco y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), define lo que es este material, considerado del futuro, pero que para el ámbito interno de la ciencia ya es incluso antiguo. Se trata de una sustancia compuesta exclusivamente por carbono, en dos dimensiones de átomos fuertemente unidos y en baja escala. “Eso es lo relevante, porque le permite ser diez veces más fuerte que el metal y con una capacidad técnica increíble”, afirma.

Ayuela, admirador apasionado de Isaac Newton, dirige un importante equipo en el CFM, que ha producido unas 200 publicaciones en revistas de “alto impacto” en el último año. Además, es un asociado del Donostia International Physics Center (DIPC), radicado en San Sebastián -, que entre otros logros cuenta con alrededor de 3.000 publicaciones ISI (Institute for Scientific Information) desde el año 2.000 y más de 70.000 menciones, cifras que hablan por sí solas de la relevancia de este departamento que pertenece al CSIC. Un espacio que preside el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica en 1998, Pedro Miguel Echenique. “Es un espacio ideal para trabajar en la ciencia”, ensalza.

Este palentino de Villapún se ha pasado media vida detrás de los átomos, estudiando e investigando sobre los avances de la ciencia, siempre en su materia. Finlancia, Alemania y Estados Unidos han sido algunos de sus destinos como físico teórico y profesor en algunas de las más prestigiosas universidades del mundo. Para formarse y formar. Ahora, más estable pero sin dejar de viajar, Ayuela se desplaza siempre que puede a su ciudad natal, donde estudió en el colegio Tello Téllez y en instituto Jorge Manrique, para después hacer Ciencias Físicas en la UVa. No es raro verle departir con familiares o amigos sobre sus avances. Uno de ellos es el grafeno, el conocido como “mineral de futuro”. Una calificación otorgada por algunos de los más importantes físicos porque su polvo, mezclado con plástico, le proporcionará propiedades metálicas y de conductividad eléctrica y térmica que “permitirá fabricar piezas más ligeras y fuertes”.

Algunos de esos usos están ya vinculados, principalmente, a la informática y la electrónica por su importante “movilidad”, aunque podrán ser muchos más. “Lo más importante es que el grafeno abre la puerta a muchos materiales en dos dimensiones. Es una capa de grafito que se compone de átomos de carbono y en distribución hexagonal”. Así explicado, tan técnico, parece complicado. El grafeno, añade, tiene propiedades mecánicas y es flexible hasta en un 20 por ciento. “¡Y no se rompe!”, exclama durante su última visita a Palencia.

Todo se mide en nanómetros, que es un millón de veces más pequeño que un pelo humano. “Lo increíble es que esto funcione. Cuando se lo cuentas a una persona no se cree cuánto se ha desarrollado la ciencia gracias a esto”, explica.

Dificultades para su fabricación

Si el grafeno cuenta con tantas aplicaciones y ventajas, ¿por qué aún no está tan extendido, más cuando se obtiene del carbono, elemento tan común en la naturaleza? La respuesta es clara: no es fácil de producir a nivel industrial porque para su utilización en aplicaciones en dos dimensiones es necesario conseguir láminas extensas, muy finas y de una alta pureza y requiere un entramado industrial que permita su producción, algo que hasta ahora no se había desarrollado porque se desconocía realmente el potencial del grafeno, frente a su competidor, el silicio.

Pero los primeros pasos ya se han dado y cada vez es más simple y barato obtener el producto. Una cuestión acelerada desde que Andre Geim y Konstantin Novoselov, dos físicos de origen ruso, lograran el Premio Nobel de Física de 2010 gracias a los “rompedores experimentos sobre un nuevo material bidimensional llamado grafeno” que estos dos expertos sintetizaron en la Universidad de Manchester.

¿Por qué es necesario escalar el Everest?

Sin embargo, este producto era centro de investigaciones desde hace medio siglo, lo que redunda en la idea de que era “antiguo” para los científicos, tal y como remarca Ayuela, quien precisamente aprovecha para reivindicar un mayor apoyo a la “investigación básica”, que luego caminará hacia la aplicada. “La ciencia siempre debe estar bien situada en un país, porque las investigaciones no se hacen de la noche a la mañana. Si no estamos ahí, otros países y mercados se llevarán las patentes. Simplemente pedimos que se nos deje curiosear, porque es necesario”, explica el físico palentino, quien cita al propio Echenique en una de sus frases más conocidas: “¿Por qué es necesario escalar el Everest? Pues porque esta ahí”.

Incluso, Ayuela rememora que sistemas parecidos al grafeno son los ‘biochar’, que fueron utilizados por los indígenas del Brasil antes de la llegada de Colón para aumentar la productividad del suelo. Actualmente, el equipo del físico palentino se encuentra en las fases iniciales de un proyecto, con contactos con socios europeos, para entender el funcionamiento de los ‘biochar’.

Ayuela asegura que para ser físico “hay que tener un punto de locura”, porque se basa “en conocer el funcionamiento de la naturaleza mediante las matemáticas”. Aficionado a Sheldon Cooper (The Big Ban Theory), “como muchos físicos”, aboga por que la sociedad “conozca aspectos básicos de la ciencia, igual que se obliga a aprender la vida de Cervantes. “Es un poco ignorancia de la sociedad”, resuelve el científico, mientras anuncia que en breve viajará a Estados Unidos y a Chile

Una nueva generación de cemento

No sólo el grafeno ocupa el tiempo del equipo de Andrés Ayuela. Varios son los elementos en los que investiga y las nuevas generaciones de cemento las que más avances contemplan. No en vano, cuentan con colaboraciones con algunas de las principales cementeras del mundo.

El proceso de la fabricación de este producto pasa por hornear a 1.500 grados calizas y arcillas para molerlo posteriormente. “Es responsable de hasta un 10 por ciento de la contaminación de CO2 en el mundo”, advierte. Por ello, su departamento actualmente trabaja en la aplicación de ‘nanoadicciones’ de silicio sobre el polvo del cemento (clinker) y la pasta. Sólo con un uno por ciento de esas adicciones de micropartículas “se mejoran las propiedades del cemento en un 30 por ciento”.

Además, el producto siempre sufre problemas “como la osteoporosis” en los huesos y con el tiempo se agrieta, que “es lo que se ha visto toda la vida, porque el calcio se va también en el cemento”. “Si ese cemento, por ejemplo en una fachada de un edificio antiguo, se trata con una mínima parte de estas partículas, el cemento sobrevive”, explica. Sólo una desventaja, “que las nanoadicciones son caras, pero como la aplicación requerida es tan mínima, merece la pena”. En San Sebastián, una cementera italiana ya lo ha probado en la iglesia de Loiola, diseñada por Rafael Moneo. “Es de nueva construcción, pero sigue blanca impoluta tras aplicar este producto.

Los investigadores trabajan en la posibilidad de “sintetizar” nanotubos de cemento; pero también de desarrollar las nanoadicciones a partir de residuos industriales que aceleran la hidratación del cemento. Entre los principales beneficiarios se encuentran la construcción y la industria petrolífera. Materiales con mejores propiedades mecánicas minimizarían la cantidad utilizada y abarataría costes. En el caso de los cementos para pozos petrolíferos, el equipo busca “que aguanten mejor las altas temperaturas en los pozos de extracción”.

El mayor handicap de la industria reside en el proceso de fabricación, ya que emite una tonelada de dióxido de carbono por cada tonelada de cemento producido. En este ámbito, el uso de los nuevos cementos diseñados a partir de desechos que eliminan emisiones de CO2 “está cobrando especial interés”, concluye Ayuela.

Cargando