Pedro Serena: “Estamos en la prehistoria del grafeno y los nanotubos de carbono”

Paneles solares transparentes. Vacunas que introducen en la célula instrucciones frente a un nuevo virus. Procesadores en miniatura que gestionan tanto un smartphone como una lavadora. Los nanomateriales y la nanotecnología están ya entre nosotros. Incluso mucho más de lo que creemos. Pero ¿pueden ayudarnos a alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible?

Pedro Serena, investigador del Instituto de Ciencias Materiales de Madrid (ICMM) del CSIC, trata de responder a esta pregunta en su libro ‘Nanotecnología para el desarrollo sostenible’ (Catarata, 2021). Serena lleva trabajando en nanociencia desde los años 80 del siglo pasado. Ha publicado un centenar de artículos científicos y más de 80 de divulgación y política científica.

El Blog de Lenovo: La nanotecnología ha dejado de ser un campo de estudio muy específico para convertirse en algo transversal. ¿Dónde está hoy presente esta ciencia de lo pequeño?

Pedro Serena: La nanociencia se interesa por comprender qué pasa en el mundo nanométrico. Cuando se le empezaron a buscar aplicaciones en productos empezamos a hablar de nanotecnología. Hoy tenemos del orden de 10.000 productos en el mundo que incluyen algún tipo de nanotecnología. Donde más hay es en la electrónica, que ya desde el año 2004 o 2005 se puede dominar nanoelectrónica. Cualquier móvil incorpora hoy nanotecnología.

El segundo sector con mayor presencia de la nanotecnología es la medicina. Ha irrumpido con fuerza en los últimos cinco años. Después, está también presente en el sector textil, la automoción, la construcción… Encontramos nanotecnología en envases de productos, en mascarillas o en tejidos bactericidas. Sin olvidarnos de los fármacos, con el ejemplo reciente de las vacunas de ARNm contra la COVID-19.

EBL: Está en todos lados.

PS: Como es transversal, no nos damos cuenta, como pasa con la informática. La nanotecnología está ahí como una herramienta transversal que funciona para muchos sectores. Si la unimos con la biotecnología y con las tecnologías de la información y la comunicación, tenemos un campo de trabajo y conocimiento convergente muy interesante. Las TIC se unen con lo nano para generar una nueva memoria. O lo nano se une con lo bio para una vacuna.

Pedro Serena, experto en nanotecnología

EBL: A nivel popular y mediático, algunos nanomateriales son especialmente conocidos, como el grafeno y los nanotubos de carbono. ¿Son una eterna promesa o encontramos aplicaciones reales?

PS: La nanotecnología en base a carbono es muy interesante, en primer lugar, porque entra en contacto con la química orgánica de los seres vivos. Después, porque el carbono es un elemento muy ligero con enlaces resistentes, lo que le da al grafeno y a los nanotubos muchas aplicaciones desde el punto de vista de las estructuras. Es muy difícil de romper y ligero.

Hoy en día, debido a que son caros, se mezclan con otros materiales para darles propiedades más resistentes. Por ejemplo, en algunas partes de los vehículos los polímeros pueden mezclarse con una proporción de nanotubos de carbono. Ese tipo de aplicaciones las encontramos también en construcción o en energía, como para fabricar los aerogeneradores.

Para saber si existe demanda, podemos hacer un ejercicio sencillo. Entramos en Alibaba y buscamos nanotubos de carbono o grafeno. Vemos que hay muchas opciones de compra y que algunos proveedores incluso obligan a comprar mínimo una tonelada. Eso quiere decir que se está comprando y se está usando a nivel industrial. Estamos, en ese sentido, en la prehistoria del grafeno y los nanotubos de carbono.

EBL: ¿Y cómo será el futuro?

PS: Las aplicaciones más sofisticadas serán aquellas en las que el grafeno utilice su potencial como conductor eléctrico. Conduce la electricidad más rápido y se calienta mucho menos que el silicio. Podríamos tener procesadores de grafeno 300 veces más rápidos que los actuales. De momento, la tecnología del silicio está muy bien asentada y funciona. Pero hay sectores en los que el grafeno puede ir entrando poco a poco: sensores, pantallas para smartphones… Además, está el tema de las baterías. El año que viene se comercializarán las primeras baterías de polímero grafeno, que permiten una carga y descarga muy rápida.

libro de Pedro Serena

EBL: Acaba de publicar un libro sobre nanotecnología para el desarrollo sostenible. ¿Cómo puede la nanotecnología ayudarnos a alcanzar el objetivo de salud y bienestar universal?

PS: La nanomedicina, como comentábamos, está creciendo con fuerza. Pero, claro, puede ser para ricos o puede ser para todos. En Occidente, muchos nanofármacos están disponibles para todos. Cuando hablamos de salud y bienestar universal, hay que hacer que los avances lleguen a los países en vías de desarrollo. Aquí se mezcla la capacidad científico-tecnológica con las decisiones políticas y el mercado.

A nivel científico, vemos que la nanotecnología aporta ventajas a vacunas y fármacos frente al deterioro por calor, por lo que no hace falta mantenerlos refrigerados. Además, podemos tener secuenciadores genéticos sencillos que permitirían conocer el genoma completo de una persona y prevenir la aparición de ciertas enfermedades. Hay una empresa de Oxford, Nanopore, que tiene secuenciadores que caben en la palma de la mano.

Por otro lado, cuando hablamos de salud, hablamos de higiene, y aquí la nanotecnología también puede ayudar. Por ejemplo, el mal de Chagas, común en Sudamérica y Centroamérica, lo provoca un parásito que es transmitido por una chinche. Para evitar la presencia de estas chinches en las casas, podríamos aplicar nanotecnología a pinturas o materiales.

A largo plazo, podremos tener sensores químicos en nuestros móviles que nos ayudarán a analizar multitud de parámetros. Con un poco de saliva en el smartphone podremos conocer el colesterol, por ejemplo. Todo, de nuevo, es una cuestión de precio. Si queremos que sea universal, tiene que ser asequible. Por ahora, los que se benefician son los países desarrollados y pasa con todas las tecnologías. Lo vemos con las vacunas. Nos salvamos nosotros obviando la dinámica del virus y los problemas que puede causar dejar sin vacunar a una gran parte de la población mundial.

EBL: ¿Y en relación con el objetivo de energía asequible y no contaminante para todos?

PS: La iluminación LED es nanotecnología, aunque no solemos darnos cuenta. Así que, de entrada, todo el ahorro energético que ha supuesto el cambio a los LED es nanotecnología. Las bombillas incandescentes han desaparecido prácticamente.

Además del LED, la nanotecnología se está empleando para fabricar algunos paneles solares que son mucho más eficientes, aunque por ahora son más caros que los de silicio. También tenemos paneles orgánicos de nanotubos de carbono y grafeno, que son muy ligeros. Son casi como un film plástico transparente fotovoltaico. Los nanomateriales también permiten fabricar aerogeneradores más grandes y más ligeros, más eficientes.

A nivel ahorro energético, la nanotecnología también influye a través de la reducción de peso. Si un vehículo con nanomateriales pesa 600 kilos en lugar de una tonelada, el ahorro es evidente. Y en construcción, los nanomateriales también permiten mejorar mucho la eficiencia energética de los edificios.

nanoprocesador

EBL: Hablando de la energía y el cambio climático, algunos nanomateriales también han sido propuestos para tecnologías futuras de captura de carbono. ¿Es factible?

PS: Sí, es factible, pero es costoso. Se han propuestos varios nanomateriales porosos que puedan fijar el carbono. Hay multitud de tecnologías en este sentido, pero siguen siendo caras. La forma más natural de captar CO2 es con árboles o con cultivos para consumo. En este sentido, creo que tenemos que poner en valor el capital natural, qué nos aporta el campo más allá del beneficio económico directo.

EBL: Cuando hablamos de promesas tecnológicas, surge una pregunta clara: ¿corremos el riesgo de esperar que llegue la solución mágica de la mano de la nanotecnología y no actuar a tiempo?

PS: Soluciones mágicas no habrá, eso hay que asumirlo. Puede haber soluciones que nos impulsen en una dirección concreta. Por ejemplo, ahora se está impulsando el hidrógeno como combustible alternativo y se ha visto que tiene bastantes ventajas. Sin embargo, el precio de un vehículo de hidrógeno es prohibitivo para la mayoría de la población. Quizá dentro de 20 años no lo sea en países como España, mucho más tarde en los países en vías de desarrollo. Hasta entonces, se seguirá tirando del petróleo.

EBL: Pero para frenar el cambio climático nos haría falta actuar antes que eso.

PS: Sí, claro, a eso voy. Todo ayuda a decantar la balanza, pero hay que ser realista. Al ritmo que están sucediendo las innovaciones tecnológicas, quizá no dé tiempo a solucionar el problemón que tenemos con el cambio climático. Los cambios en los sistemas complejos no son lineales, y el cambio climático se está acelerando. Quién le iba a decir a un canadiense hace 50 años que iba a llegar a estar a 50 grados Celsius.

EBL: En el libro también tratas los riesgos de la nanotecnología, ¿cuáles son?

Como en todas las tecnologías, hay dos tipos de riesgos. Uno es que la nanotecnología sirva para aumentar la desigualdad. A nivel general, la especie humana ha mejorado su situación en el mundo en las últimas décadas, ha progresado, pero la desigualdad también ha aumentado. El otro riesgo viene de los usos militares que se le puedan dar a estas tecnologías.

Después, existe un riesgo propio de la nanotecnología que tiene que ver con la contaminación. Los nanomateriales que se usan para reforzar materiales, quedarán libres cuando estas estructuras se destruyan dentro de varias décadas. Lo mismo sucede si los ponemos en tejidos. Cada vez que los lavamos, se liberan. Todas esas nanopartículas se van acumulando en algún sitio y no sabemos qué efecto podrían tener en un ser humano o en otros organismos vivos. Todas las tecnologías tienen riesgos, pero hay que ponerlos en la balanza con los beneficios.

Imágenes | Pedro Serena, Unsplash/Adi Goldstein, HalGatewood.com

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