Materias primas fundamentales: en busca de un sustituto para los procesos electrónicos, fotónicos y de catálisis
Las «materias primas fundamentales» lo son por su importancia para muchas industrias europeas, pero plantean un nivel elevado de vulnerabilidad debido a su escasez y a las interrupciones que puede sufrir su suministro. Resulta necesario por tanto que Europa genere estrategias con las que abastecer la demanda de este tipo de materias primas. Una de ellas pasa por dar con métodos o sustancias capaces de sustituir las materias primas utilizadas hoy en día. Cuatro proyectos europeos presentaron sus trabajos, dedicados a la búsqueda de sustitutos para procesos de catálisis, electrónica y fotónica, en el III Taller de innovación en red sobre sustitución de materias primas fundamentales (Third Innovation Network Workshop on substitution of Critical Raw Materials) celebrado en Bruselas a principios de mes y organizado por el proyecto CRM_INNONET. NOVACAM NOVACAM es un proyecto coordinado por Japón y la Unión Europea dedicado a dar con catalizadores que no contengan tales elementos fundamentales y con los que sea posible liberar el potencial de la biomasa como fuente viable de energía y sustancias químicas. El proyecto se basa en un método de «catalizador por diseño» para obtener la nueva generación de catalizadores (catalizadores inorgánicos a nanoescala), tal y como informó el coordinador de NOVACAM, el profesor Emiel Hensen de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos). El proyecto, iniciado en septiembre de 2013, trabaja en el desarrollo de catalizadores que empleen metales no fundamentales para catalizar la conversión de lignocelulosa en sustancias químicas industriales y biocombustibles. La primera parte del proyecto se dedicó al desarrollo de los principios químicos, mientras que en la segunda se demuestra la viabilidad del proceso. El profesor Hensen advierte de la probabilidad de que sólo superen esta fase dos de las tres propuestas. El proyecto ya ha progresado considerablemente en la conversión de la glucosa y el etanol, según el profesor Hensen, y ha dado lugar a varias publicaciones científicas relevantes. El consorcio al cargo colabora con un consejo consultivo industrial en el que tienen representación Shell por parte de la UE y Nippon Shokubai por parte de Japón. FREECATS El proyecto FREECATS, presentado por su coordinador el profesor Magnus Rønning de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega, trabaja desde hace tres años en el desarrollo de catalizadores sin metales, en forma de nanomateriales masivos o en estructuras organizadas jerárquicamente, que sean capaces de sustituir a los catalizadores tradicionales basados en metales nobles en procesos de transformación catalítica de importancia estratégica. El profesor Magnus Rønning explicó que la aplicación de los materiales nuevos podría dar lugar a que se prescinda del uso de los metales del grupo del platino y las tierras raras, elementos para cuyo abastecimiento Europa depende en gran medida de terceros países. En su investigación se trataron tres temas, a saber, las pilas de combustible, la producción de olefinas ligeras y la depuración de agua y aguas residuales. La sustitución del platino en las pilas de combustible contribuiría al objetivo europeo de eliminar los motores de combustión interna para 2050. No obstante, tal y como señaló el profesor Rønning, el uso del platino ha sido objeto de un proceso de optimización de décadas, pero los materiales propuestos por FREECATS son nuevos y por tanto vienen con su propia lista de retos a superar, un trabajo al que también dedica su tiempo el proyecto. HARFIR El profesor Atsufumi Hirohata de la Universidad de York (Reino Unido), coordinador del proyecto HARFIR, se refirió a la intención del proyecto de dar con una aleación antiferromagnética que no contenga iridio, un metal raro. El iridio es cada vez más común en dispositivos de almacenamiento de información por rotación, en concreto en los cabezales de lectura de los discos duros. El abastecimiento mundial depende del mineral de platino, extraído en su mayor parte de Sudáfrica. La situación es mucho peor en el caso de otras tierras raras pues su precio se ha disparado en los últimos años, según el profesor Hirohata. El equipo de HARFIR, compuesto por socios de Europa y Japón, confía en sustituir las aleaciones de iridio con aleaciones de Heusler. El equipo europeo, dirigido por el profesor Hirohata, ha trabajado en la preparación de películas finas policristalinas y epitaxiales de aleaciones de Heusler y ha basado el diseño de los materiales en cálculos teóricos. El equipo de Japón, dirigido por el Dr. Koki Takanashi de la Universidad de Tohoku, trabaja en paralelo en la preparación de películas finas epitaxiales, en la medición de sus propiedades fundamentales y en su caracterización estructural y magnética mediante haces de neutrones y de rayos X sincrotrónicos. Uno de los problemas más importantes reside en que las aleaciones de Heusler poseen una estructura atómica relativamente complicada. En los trabajos realizados en HARFIR se explica que si se produce cualquier tipo de desorganización atómica en los bordes de los dispositivos de nanopilares se pierden las propiedades magnéticas deseadas. El equipo estudia soluciones al respecto. IRENA El profesor Esko Kauppinen de la Universidad Aalto (Finlandia) concluyó la sesión matinal con una presentación del proyecto IRENA. Iniciado en septiembre de 2013 y activo hasta mediados de 2017, en el proyecto se están desarrollando materiales de alto rendimiento, en concreto películas delgadas de nanotubos de carbono monocapa semiconductores (SWCNT) y metálicas con las que prescindir completamente de los metales fundamentales en los dispositivos electrónicos. El objetivo pasa por sustituir el iridio en las películas conductoras transparentes y el indio y el galio en los transistores de efecto de campo de película fina semiconductora (TFT). El equipo al cargo de IRENA está creando una alternativa flexible, transparente y elástica que cumpla con las necesidades de la electrónica del futuro, por ejemplo la posibilidad de que se fabrique por impresión. En IRENA colaboran tres socios europeos y tres japoneses con experiencia en la síntesis de nanotubos, la fabricación de películas finas y dispositivos flexibles, la modelización del crecimiento de nanotubos y los procesos de transporte de la carga eléctrica en películas finas. Uno de los beneficios aportados por el proyecto ha sido el intercambio de científicos entre las instituciones asociadas. Entre sus mayores logros hasta la fecha se cuenta el empleo por vez primera de una película fina de nanotubos a modo de electrodo y de capa de obturación de orificios en una celda fotovoltaica orgánica. - Redes e innovación para sustituir materias primas fundamentales
Países
Finlandia, Países Bajos, Noruega, Reino Unido