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Serrín y gambas para imprimir a gran escala

El investigador español Javier Fernández desarrolla en la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur un nuevo material bioinspirado como alternativa al plástico

Javier Fernández, durante una presentación de su investigación.
Javier Fernández, durante una presentación de su investigación.

La celulosa y la quitina son dos de los materiales orgánicos más abundantes del planeta. El primero está ligado habitualmente a la madera, pero también se encuentra en el resto de las especies vegetales. El segundo es otro de los más frecuentes: los caparazones de insectos y gambas, por ejemplo, están hechos con esta sustancia. Juntos componen el FLAM, un material revolucionario desarrollado por el investigador español Javier Fernández en la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur. Posee características que mejoran las del plástico y es cien por cien biodegradable: a ojos del planeta, cualquier pieza elaborada con este material es un trozo de madera más. “La gente aún no se cree lo que estamos haciendo”, explica Fernández, que atiende a EL PAÍS en un hueco entre clases desde el país asiático.

“Siempre se duda de que estos materiales tengan la misma resistencia o la capacidad que el plástico para elaborar piezas complejas”, relata Fernández, “pero el FLAM es una realidad, no una hipótesis. No hace falta esperar al futuro, podemos cambiar las cosas desde ya”, explica el investigador cuya iniciativa -desarrollada junto al profesor griego Stylianos Dritsas- está llamando la atención. El pasado noviembre su proyecto fue galardonado como el más innovador del año en Formnext, el congreso de impresión 3D más importante de Europa. El jurado valoró el bajo coste económico del filamento imprimible y su capacidad para reproducir cualquier objeto en cualquier lugar y a gran escala.

Los investigadores dieron a conocer su hallazgo en la revista Nature en verano de 2018. Como ejemplo práctico ofrecieron la impresión de la pala de una turbina con FLAM a través de un brazo robótico que ejerce de impresora. Desde entonces son muchas las personas y empresas que se han puesto en contacto con ellos para investigar diferentes aplicaciones. “Hay ideas que jamás habíamos imaginado”, subraya Dritsas, profesor de arquitectura especializado en la fabricación y la construcción digital. Desde familias que buscan objetos infantiles libres de productos químicos para sus hijos a factorías interesadas en desarrollar componentes industriales. También monturas de caballos, piezas de coche, árboles artificiales, atracciones de parques temáticos e incluso piezas para fallas.

Un investigador, junto a una torre de SLAM.
Un investigador, junto a una torre de SLAM.

La variedad de propuestas confirma que hay mucho interés en buscar alternativas a materiales tradicionales. “Hoy todo se hace con plástico, pero hay que parar antes de que sea demasiado tarde para el planeta”, afirma Fernández. Las cifras le avalan: en 2020 se producirán cerca de 500 millones de toneladas anuales de plástico en todo el mundo. Una enorme producción de la que, actualmente, apenas se recicla el 9%, según datos de Greenpeace.

Soluciones

Fue precisamente el impacto contaminante del plástico lo que animó a Javier Fernández a buscar nuevas soluciones. Primero lo hizo en la Universidad de Harvard, donde desarrolló un material que mezclaba quitina y proteínas de seda procedentes de insectos. Era una especie de plástico transparente de bajo costo completamente compostable, prácticamente una réplica de la piel de los insectos. Lo bautizó shrilk, que duplicaba la fuerza del plástico y le sirvió para demostrar que era viable reproducir la organización natural de las moléculas. Pero el coste para su obtención era alto y, así, era impensable introducirlo en el mercado.

Ya en tierras asiáticas, Fernández desarrolló su trabajo combinando celulosa y quitina para crear el FLAM, que mantiene la estructura molecular de ambos materiales (y cuyo nombre procede de sus siglas en inglés: fungal-like adhesive materials). Por ello su descomposición ocurre igual que en condiciones naturales. E incluso las mejora, porque el quitosano -derivado de la quitina- actúa como un fertilizante natural del suelo cuando se recicla adecuadamente. “Esto puede cambiar el concepto de fabricación: los materiales proceden y se degradan en la misma región. Para hacer cualquier cosa que necesites sólo te hace falta una máquina y un enchufe”, subraya el investigador, que destaca la importancia de avances como este para la economía circular.

Vasija impresa con el nuevo material.
Vasija impresa con el nuevo material.

“Su trabajo ha inspirado a muchas personas a investigar el uso de estos plásticos biológicos para reducir la terrible contaminación de los océanos causada por los plásticos normales”, asegura Robert Cunningham, director de transferencia de conocimiento y emprendimiento del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos. Lo refrenda el profesor Orlando Rojas, líder de la Plataforma de Materiales de la Universidad de Aalto (Finlandia) e investigador principal del proyecto FinnCERES en el país nórdico. Rojas subraya que las investigaciones del español son seguidas muy de cerca “por países como Finlandia, Suecia y Canadá”, donde hay gran cantidad de bosques y, por tanto, celulosa. También destaca la importancia del FLAM: “Además de su bajo costo, es muy prometedora la posibilidad de producir materiales en gran escala”.

Hace unas semanas, los investigadores fueron más allá en su interés por demostrar las capacidades del nuevo material. Se plantearon el reto de desarrollar la estructura biológica impresa más grande del mundo. La llamaron Hydra. Y es una pieza de cuatro metros de altura, con medio metro de diámetro en su base y cuatro en su parte más alta. Está expuesta en las instalaciones de la universidad singapurense y ha conseguido atraer la atención de otros centros de investigación y, también, más empresas. “Queríamos demostrar que, a pesar de que nuestra tecnología tiene menos de dos años, puede llegar a los niveles de la impresión con plástico, que tiene mucho más tiempo de vida”, subraya Fernández, que utilizó la celulosa del serrín sobrante de un taller de su universidad y la quitina de los deshechos de la industria pesquera local.

De Santander a Singapur pasando por Harvard

Javier Fernández estudió Física Fundamental en la Universidad de Cantabria. El último año lo pasó con una beca Erasmus en Suecia, donde conoció la biotecnología. Comenzó entonces a interesarse por la biotecnología y, más tarde, desarrolló una investigación mientras trabajaba en el Instituto de Biotecnología de Cataluña, que entonces estaba dando sus primeros pasos. Su labor no pasó desaparecida: su tesis fue considerada la mejor de la Universidad de Barcelona en el año 2008. Al año siguiente pasó al Massachusetts Institute of Technology (MIT) y, allí, llamó la atención de Don Ingbert, profesor de Harvard que estaba poniendo los cimientos del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, también en Boston. “Entonces éramos apenas 20 personas las que estábamos allí, pero cuando me fui la cifra había subido hasta 800”, subraya el investigador.

Su salida se produjo en 2015. Tenía ofertas de diferentes centros de todo el mundo, entre ellas la propuesta de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur. Le llamó la atención porque le permitía volver a poner en marcha desde cero una institución académica “en la que podía revolucionar la tecnología de ese país”. Ahora, el propio Fernández ultima junto a su compañero Stylianos Dritsas la creación de una empresa que, con el apoyo y la bendición del centro universitario asiático, le permita llevar al mercado su nuevo material. “Y, a partir de ahí, ver quiénes pueden ser los jugadores principales de esta gran revolución”, concluye el español.

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