“El megaproyecto del grafeno no me parece una buena idea”

Javier Llorca recuerda cómo a principios del siglo XX algunas luminarias como Lord Kelvin pensaban que todo lo que podía saberse en física ya se había averiguado. Era una época en la que los científicos y la sociedad rebosaban confianza en el progreso. Tenían motivos. En menos de doscientos años habían organizado dos revoluciones industriales que cambiaron el mundo.

Llorca, director científico del Instituto IMDEA Materiales, recuerda que estas dos revoluciones se basaron en una ciencia y unos materiales. “En la primera la ciencia fue la química, que nos permitió crear aleaciones y que podemos decir que tiene como principal material el acero, que da lugar a la máquina de vapor y otros artefactos. En la segunda, la ciencia es la física, con el electromagnetismo o la termodinámica y todos los avances tecnológicos asociados. Y cuando ya parecía que estaba todo acabado, a principios del siglo XX se desarrolla la mecánica cuántica, la mecánica relativista y aparece el silicio y todo da lugar a la revolución de la información.

Llorca, que acaba de ser elegido fellow de la Materials Research Society, la principal sociedad en ciencia de materiales del mundo, trabaja ahora en su instituto en los materiales con los que se construirá el futuro, en las baterías que harán posible abandonar los combustibles fósiles y piensa en el material que será la base de la próxima revolución industrial: las proteínas.

Pregunta. ¿Cómo se empieza a desarrollar un nuevo material?

Desarrollamos dispositivos capaces de aprovechar la vibración de un coche o los movimientos que hacemos con nuestro móvil para generar energía

Respuesta. Hay dos maneras de desarrollar materiales. Una es porque uno se encuentra con ellos, como pasó con la magnetorresistencia gigante [un efecto de la mecánica cuántica que ha permitido el diseño de lectores de discos duros de ordenadores y la miniaturización de estos dispositivos], porque los físicos se encontraron con esas estructuras y vieron que podía tener una aplicación. Otra manera de descubrir un nuevo material es desarrollarlo progresivamente para que tenga una aplicación. Eso es lo que hacemos con los materiales compuestos para aviones, por ejemplo, que los vamos mejorando por ensayo y error. Y este sistema se está mejorando con sistemas de simulación por ordenador, que abarata y acelera todo este proceso.

P. ¿En qué materiales trabajan?

R. En el IMDEA Materiales nos organizamos en programas de investigación para resolver retos sociales en colaboración con la industria. Desarrollamos nuevas metodologías de fabricación de materiales, vemos cómo se rompen o cómo cambian sus estructuras cuando les sometemos a distintas pruebas y vemos si tienen las propiedades que buscamos. Empezamos con materiales como el aluminio, aceros, aleaciones y después ampliamos nuestro área de estudio para afrontar el tema de la energía y buscamos nuevos materiales que sirvan desde la construcción de células solares a biomateriales que pueden emitir luz. También estamos desarrollando baterías más eficientes, que sean capaces de cargarse y descargarse más rápidamente o de durar más.

Uno de los temas en los que estamos trabajando son los materiales estructurales, que sean capaces de aprovechar la vibración de un coche o los movimientos que hacemos con nuestro móvil para generar energía. Esto tiene mucha importancia en el mundo del automóvil, donde la conducción autónoma hace necesario instalar una gran cantidad de sensores y con este sistema no sería necesario utilizar gran cantidad de cobre para alimentar estos sensores y se ahorraría energía, dinero y peso. Imagina que le puedes poner un material al lado del sensor que solo con la energía de la vibración es capaz de generar energía eléctrica y alimentar el sensor.

La ciencia en la que se basará la próxima revolución industrial será la genética y el material serán las proteínas

Además de estos materiales para la energía y para el transporte, estamos empezando a desarrollar materiales para la salud, otro reto social inmenso por el envejecimiento de la población. Acabamos de empezar un proyecto de prótesis que servirían para sustituir los andamios metálicos que se utilizan ahora para hacer crecer alrededor de ellos tejidos con los que reconstruir huesos. Ahora queremos hacerlos de magnesio, para que una vez que se hayan hecho crecer los huesos con células madre a su alrededor, se puedan absorber en el organismo y no sea necesario volver a abrir para extraer el andamio.

P. ¿Por qué serán las proteínas el material del futuro?

R. La ciencia en la que se basará la próxima revolución industrial será la genética y el material serán las proteínas. El resultado serán tejidos, órganos e incluso se podrá crear vida. El problema es que de genética sabemos muy poco, es una ciencia muy moderna.

España y una buena parte del mundo podría alimentarse de renovables si tuviésemos buenas baterías

Para entender esta revolución que está por venir hay que entender que el sistema con el que fabricamos los chips, que son el componente más complicado de nuestras industrias, es secuencial. Un chip tiene millones y millones de transistores uno encima de otro, organizados en una estructura extremadamente complicada. Cuando uno construye de esa manera secuencial, basta con que una de las capas falle para que el dispositivo se estropee. Y eso limita mucho la complejidad de los chips que uno puede fabricar. La naturaleza no fabrica así, coge toda la información, la mete en unos genes y luego esos genes van fabricando un ser vivo que es infinitamente más complejo que cualquier cosa que fabricamos los hombres y si algo falla y no puede crecer por un lado, crece por otro. Es mucho más eficiente.

Utilizando técnicas de ingeniería genética vamos a poder fabricar estructuras mucho más complicadas con muchas funcionalidades. Vamos a poder fabricar nuevos sistemas y en algún momento fabricar vida. Nos falta que ocurra en la genética lo que pasó en la física entre 1905 y 1930, el desarrollo de la mecánica cuántica y relativista, pero aplicado al conocimiento de la genética. Si yo fuese joven ahora, estudiaría ingeniería genética.

P. Estamos viendo que el impacto humano sobre el medio ambiente es cada vez mayor. Además de los cambios de hábitos, ¿puede la ciencia ayudarnos a evitar un desastre global?

R. Yo soy muy optimista, sobre todo porque los predicadores de desastres se han equivocado siempre. Los informes del club de Roma hablaban hace muchos años del crecimiento exponencial de la humanidad, de que no se iba a poder dar de comer a la humanidad… Ahora con las nuevas semillas, las nuevas tecnologías, la capacidad de producción de alimentos se ha incrementado por órdenes de magnitud. Si se mira a la energía, las renovables son un 30% del consumo de España y no utilizamos más porque para poder utilizarlas hay que almacenarlas. España y una buena parte del mundo podría alimentarse de renovables si tuviésemos buenas baterías. Se está trabajando, por ejemplo, en baterías de zinc, de calcio, de sodio, que ocupan más espacio, pero pueden enterrarse delante de una casa y hacer que sea autosuficiente.

P. ¿Cree que es una buena idea un gran proyecto con una inversión de más de 1.000 millones de euros para desarrollar aplicaciones de un material, como ha hecho la Unión Europea con el grafeno?

R. Invertir tanto dinero en el megaproyecto del grafeno no me parece una buena idea. El grafeno es un material muy interesante, con unas propiedades únicas que va a dar lugar a muy buena ciencia, pero a lo largo de mi carrera científica he asistido a revoluciones de materiales que iban a resolver todos los problemas de la sociedad y no se materializaron. Pasó con los superconductores de alta temperatura, que merecieron un Nobel, se dijo que nos iban a proporcionar energía gratis… Son materiales interesantes, con un par de aplicaciones nicho, pero no han revolucionado nada. Luego llegaron los fullerenos y con ellos se hizo buena ciencia, pero aplicaciones, cero. Luego los nanotubos de carbono, elementos estructurales, un ascensor hasta el espacio… Y el grafeno, más de lo mismo. Ya ha pasado bastante tiempo y no hay aplicaciones con grafeno. Esos dineros del grafeno se podrían haber utilizado de una manera más eficaz.