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El pasado día 26 de febrero de 2014 se presentaron, dentro del Foro Económico Mundial, las 10 nuevas tecnologías que cambiarán el futuro. Además, el presidente del departamento de tecnologías emergentes dice estas tecnologías tienen un potencial impacto positivo y real en el futuro, entiendo que se refiere a que serán tecnologías que se implementarán y que no se quedarán en meros proyectos. Veremos si realmente es así.

Las 10 tecnologías que cambiarán el futuro son:

  1. Control del estrés
  2. Materiales ligeros y resistentes
  3. Desalinizar agua
  4. Almacenamiento de energía
  5. Baterías más potentes y duraderas
  6. Proyecciones en el espacio
  7. Terapias con bacterias
  8. Medicinas de RNA
  9. Máquina previsoras
  10. Control a través del pensamiento

De las anteriores, voy a hablar de las que, a priori, son más afines a la rama de la ingeniería química.

 

Materiales ligeros y resistentes

Las emisiones de gases a la atmosfera son un motivo de preocupación ambiental. Un porcentaje elevado de estas emisiones proviene del transporte y su eficiencia.

Las nuevas técnicas que se utilizan para la producción de nanoestructuras de fibras de carbono tienen una potencial aplicación en el ámbito, entre otros, de la industria del automóvil. El uso de materiales más ligeros en la producción de vehículos repercute en el consumo de combustible de estos, en sus emisiones y, por lo tanto, en la eficiencia de la movilidad. Se estima que el uso de estos materiales podría disminuir el peso de los vehículos en un 10%.

Pero claro, cuando hablamos de movilidad, no sólo debemos pensar en la eficiencia como tal, debemos de pensar también en la seguridad. Para aumentar la resistencia y la tenacidad de estos nuevos materiales, la interfase entre las fibras de carbono y la matriz polimérica que está alrededor, está diseñada a nanoescala (se utilizan nanotubos) para mejorar el anclaje del sistema. En el caso que haya un accidente, estos materiales son capaces de absorber el golpe, distribuir la fuerza y garantizar la seguridad de los pasajeros que viajan en el vehículo.

 

Desalinización de agua

A medida que la población mundial sigue creciendo y que los países se van desarrollando, el uso (y mal uso) del agua está creciendo. Tal es el crecimiento que el agua podría convertirse en una de los recursos naturales más limitados de nuestro planeta. Ríos tan importantes como el Colorado, el Murray-Darling o el río Amarillo son ríos altamente afectados por la falta de agua, hecho que provoca que durante algunos períodos del año, estos ríos no lleguen a desembocar en el mar.

Hay que tener en cuenta que el agua se utiliza en todos los ámbitos de nuestra vida: alimentación, sanidad, industria, agricultura, ocio, etc. Y como ya apuntaba antes, en algunos se esos ámbitos se hace un uso abusivo y poco consciente de este recursos natural necesario para nuestra vida.

Debido a este elevado consumo de agua a nivel mundial, las tecnologías de desalinización de agua es normal que aumenten para intentar abastecer al mercado. La desalinización (que también fue una tecnología emergente y del futuro en el paso año 2013) presenta dos inconvenientes importante: el elevado consumo de energía para el proceso químico y la producción de salmuera concentrada. Esta salmuera, cuando se vuelve a enviar al mar, puede tener un impacto muy importante en la flora y la fauna marina, ya que se está modificando el ecosistema. Estas nuevas tecnologías que cambiarán el futuro proponen utilizar esta salmuera para potenciar materiales valiosos, como por ejemplo, el litio y el magnesio. Ambos son minerales usados en las baterías de alto rendimiento y en aleaciones ligeras.

 

 

Se proponen además, nuevos procesos químicos basados en catálisis, para poder extraer esos minerales de la salmuera (rechazo de la desalinización), consiguiendo, a medio y largo plazo, que el coste de esto procesos sea más rentable que la explotación de minas que contienen estos minerales.

 

Almacenamiento de energía

 

La electricidad no se puede almacenar directamente. Por este motivo, los responsables de la red eléctrica deben asegurarse constantemente que la demanda global se corresponde con la potencia suministrada a la red por las diferentes estaciones generadoras de electricidad. Las estaciones generadoras de electricidad que funcionan en base a combustibles fósiles, pueden gestionar la cantidad de energía que envían a la red, convirtiendo la gestión de la red en una tarea más o menos simple.

Por otro lado, energías limpias como la eólica o la solar no tienen la capacidad de regular la energía que envían a la red. Pero a su favor tienen que no utilizan energías no renovables y, por consiguiente, no tienen emisiones de efecto invernadero. Las energías renovables tienen un uso más intermitente debido a que no se pueden gestionar de la misma manera que las no renovables. Además, las renovables tienen una cierta dependencia de las condiciones climatológicas, como por ejemplo, los aerogeneradores.

Parece ser que hay señales/indicios de que pronto se va a poder abortar el reto del almacenamiento de energía. Se empieza a hablar de baterías de flujo, las cuales en un futuro estarían disponibles para almacenar energía química líquida en cantidades importantes. Otra opción son baterías sólidas con una suficiente densidad de energía para el almacenamiento y un coste bajo para los materiales utilizados. Los supercondensadores de grafeno recién inventados ofrecen la posibilidad de cargarse rápidamente y descargarse durante decenas de miles de ciclos de carga/descarga.

Finalmente, la opción más novedosa que se presenta hasta el momento y que se está estudiando en Alemania es la metanización de CO2 a través de la electrólisis de hidrógeno, donde se utiliza un excedente de energía para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, usando el hidrógeno en una reacción con CO2 para transformarlo en metano, que podrá ser utilizado a posteriori para generar electricidad.

De momento no está nada claro que tipo de tecnología o de proceso va ser el mejor para utilizar en un futuro más o menos próximo, pero lo que si es cierto es que el reto del almacenamiento de energía está siendo un campo de estudio importante para los científicos del momento.

 

Baterías más potentes y duraderas

 

Las batería son unos elementos que están cada vez más presentes en todos los aspectos de la vida moderna. Las baterías de litio que ofrecen una buena densidad de energía se utilizan en teléfonos móviles, ordenadores portátiles, coches eléctricos, etc. Aún así, si nos fijamos en el ejemplo de los coches eléctricos, es necesario mejorar la densidad de energía para que estos coches se mucho más competitivos respecto a los coches de gasolina y diésel. Además, la vida útil de la batería (ciclos de carga y descarga) también es un aspecto importante a mejorar.

Las baterías de litio tienen el ánodo de grafito, que es relativamente barato y duradero. Sin embargo, los investigadores han empezado a experimentar con ánodos de silicio, ya que ofrecen una mayor capacidad de energía. El silicio presenta un problema importante: se contrae y se dilata durante el ciclo de carga y descarga. Ese cambio de volumen durante el ciclo creen que se puede solucionar creando nanocables o nanopartículas de silicio, ya que estos aumentan la densidad de energía de la batería y permiten que una carga más rápida. Estas baterías de silicio tienen una velocidad de carga muy superior a las baterías de litio y producen entre un 30 y 40% más de electricidad. Por lo tanto, se esperan que la nueva generación de baterías permita transformar el mercado del coche eléctrico y permita el almacenamiento de energía solar en los hogares familiares.

El mundo va avanzando, pero cada proceso necesita su tiempo. Esperemos que relativamente pronto podamos ver estos y otros avances de la ciencia y la tecnología y que realmente, todos esos proyectos que pueden ayudar a mejorar, vean la luz y no se queden guardados en algún cajón o no tengan financiación debido a decisiones tomadas sin tener en cuenta lo que es mejor para lo sociedad.