La Comunitat Valenciana lidera un plan nacional de I+D+i para descubrir los materiales del futuro  

VALÈNCIA. ¿Es posible sustituir el litio para fabricar baterías de coches? ¿Cómo se puede abaratar los catalizadores para el almacenamiento del hidrógeno verde? Estas son solo algunas de las preguntas que se van a intentar resolver en el Plan Complementario de investigación dedicado a Materiales Avanzados, que lidera la Comunitat Valenciana bajo la coordinación del catedrático de Química Inorgánica de la Universitat de València (UV) y director del Instituto de Ciencia Molecular de la propia UV (ICMol), Eugenio Coronado. Se trata de una de las ocho áreas de interés científico y que forman parte de un proyecto nacional de I+D+i, que incluye a varias comunidades autónomas, para fomentar sinergias entre centros de investigación, tecnológicos y empresas.

Estos Planes Complementarios son el instrumento del Gobierno de España para establecer colaboraciones con las autonomías en acciones de I+D+i que tengan objetivos comunes basados en intereses estratégicos para Europa. De esta forma, se han configurados como una respuesta a la recomendación europea para mejorar la coordinación de las políticas en investigación e innovación entre el Estado y las autonomías. 

En este marco, son ocho las áreas de actuación de este programa: Biotecnología aplicada a la salud, Ciencias Marinas, Comunicación cuántica, Energía e hidrógeno renovable, Agroalimentación, Astrofísica y física de altas energías, Biodiversidad y Materiales Avanzados. Esta última está liderada por la Comunitat Valenciana, que, a su vez, participa en proyectos de otras cinco áreas. Los programas tienen una duración de 2 a 3 años y, para ello, se han movilizado 466 millones de euros hasta 2025, de los cuales 299 millones serán financiados por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación y el resto por las comunidades autónomas.

"Se trata de una iniciativa para incentivar en España una coordinación entre los diferentes agentes de la investigación e innovación con el objetivo de desarrollar proyectos conjuntos y reforzar áreas determinadas. España ha elegido las áreas de investigación, pero están alineadas con las directrices de la Comisión Europea para incentivar a los agentes de la innovación y la investigación en España y a las empresas", explica el también Premio Nacional de Investigación y Premio Rey Jaime I.

Una vez lanzados los retos, las comunidades autónomas presentaron manifestaciones de interés al Ministerio de Ciencia, que seleccionó en qué áreas participaba cada una. La Comunitat presentó una propuesta de programa de capacidades para todas ellas, pero finalmente participará en cinco: Ciencias Marinas, Agroalimentación, Astrofísica y física de altas energías, Comunicación cuántica, y Materiales Avanzados, que liderará, pero en la que también participan Aragón, Cataluña, Castilla-León, Madrid y País Vasco.

"Lo que se pretende con este plan es reforzar los vínculos y que se establezcan sinergías tanto entre la comunidad científica como a nivel autonómico. Al final, en nuestro caso, se trata de hacer un proyecto conjunto sobre materiales avanzados para llegar a resultados que nos permitan solicitar otras ayudas a nivel más coordinado y conseguir proyectos de mayor calado. Esto es la primera semilla para incentivar a los investigadores", señala Coronado. 

Materiales Avanzados 

Pero, ¿qué son los materiales avanzados? Según explica el catedrático, no solo se trata de hallar nuevos materiales, sino de todas aquellas modificaciones que se hacen a los que ya conocemos en sus propiedades para darles un mejor rendimiento. También pueden ser aquellos que están hechos de dos o más materiales existentes y que al combinarlos cambian sus características. 

"No se trata de descubrir nuevos materiales, sino de mejorar los convencionales modificando sus propiedades para que, por ejemplo, sean más flexibles o tengan centros activos más reactivos y se descomponga más fácilmente. Es más un procesado del material para obtener los mejores resultados que un descubrimiento", puntualiza Coronado. De esta forma, se exploran y estudian sus propiedad para "usarlos en otras aplicaciones y encontrar ventajas y funcionalidades diferentes".

"El grafito al separarlo en láminas es grafeno que tiene propiedades diferentes y nuevas. También el silicio es un material convencional, pero no lo es otro tipo de semiconductores que pueden estar hechos con materiales geoestratégicos o menos caros. En electrónica, por ejemplo, para hacer células solares, más allá del silicio, puedes utilizar materiales basados en otro tipo de compuestos más orgánicos o moleculares como son los óxidos, que se pueden organizar y procesar de manera más fácil", detalla. 

De esta forma, durante el programa los investigadores decidirán qué material explorar y estudiar para, posteriormente, acercarlo al mercado en función de las nuevas ventajas que pueda ofrecer. "Una vez conoces las propiedades de tu material sabes dónde tienes una ventana para poder aplicarlo. No planificas lo que quieres. Todas las investigaciones empiezan por una curiosidad y porque al investigador le interesa. Es una selección personal en base a los retos científicos que nos hemos", apunta el director del Instituto de Ciencia Molecular de la UV.

Ejes de la investigación

Así, el programa cuenta con una serie de actuaciones a realizar, tanto a nivel individual como de forma conjunta, que pasan por el diseño, la preparación y el procesado de materiales y dispositivos; el estudio de las propiedades físicas y/o química de los mismos a través de técnicas experimentales; y el desarrollo de sus aplicaciones. Estas acciones se han dividido en tres ejes de investigación: Grafeno y otros materiales bidimensionales; materiales para la energía; y materiales inteligentes con funcionalidades avanzadas. 

"El grafeno y los materiales bidimensionales son nanomateriales que tienen capas muy finas y propiedades físicas y químicas que son diferentes. Es uno de los materiales que se postula para el futuro porque tiene propiedades interesantes. A nivel de laboratorio es un material muy prometedor para ciertas aplicaciones como la construcción para compuestos basados en grafeno y cemento. Esa combinación, por ejemplo, ofrece mayores prestaciones", describe. 

De hecho, asegura que este tipo de materiales abren la puerta a multitud de aplicaciones en electrónica, salud o energía. "Al final se trata de encontrar ciertas propiedades y mejorar su funcionalidad", insiste el catedrático.

En materia de energía lo que se pretende es desarrollar e integrar materiales y procesos innovadores en la transición energética hacia una economía verde y resiliente. Y, en este punto, la investigación de materiales para la generación de energías renovables y almacenamiento de energía son claves. "En este momento, los catalizadores para obtener hidrógeno verde están basados en materiales preciosos, que son muy caros. Por tanto, de lo que se trata es de encontrar compuestos que no sean ni geoestratégicos ni caros como pueden ser óxidos como el cobalto", ejemplifica. 

La última línea de actuación está enfocada al diseño de materiales con funcionalidades avanzadas, particularmente materiales que respondan a estímulos externos. "La madera es un material inteligente porque dependiendo de la temperatura o la humedad se contrae o se dilata. No es pasivo. Por tanto, en este caso se trata de encontrar materiales útiles y funcionales para las tecnologías de la información y las comunicaciones, la salud, la movilidad, el hábitat o el medio ambiente", explica. 

Formación y Congresos

Además, la propuesta trazada por Coronado quiere incidir de forma explícita en la colaboración entre los actores implicados de las diferentes comunidades autónomas adheridas al Plan de Materiales Avanzados, que él coordina. Por ello, contempla acciones conjuntas que, a su vez, den visibilidad a las investigaciones y difundan el conocimiento para que pueda ser transferido al sector productivo.

En este sentido, se ha previsto la creación de una web con información sobre los diferentes agentes implicados en el programa con el objetivo de crear una red nacional en materiales avanzados que implique tanto al sector académico como al industrial. "De esta forma las empresas irán viendo lo que estamos haciendo", remarca.

También se prevén iniciativas de formación de estudiantes y doctores jóvenes con programas de postgrado y la creación de una Escuela Nacional en Materiales Avanzados para que sirva como foro de encuentro entre estudiantes de Máster y Doctorado de las diferentes universidades y centro de investigación que participen en el Plan Complementario. 

Asimismo, se celebrará de forma anual un Congreso Nacional en Materiales Avanzados en el que participen los agentes para mostrar los avances científicos y tecnológicos. Y todo ello para que España se convierta en un referente en el estudio de materiales y se generen estrategias de colaboración entre las autonomías para la atracción del talento y la aceleración tecnológica y de la innovación.