Del frigorífico de casa a los asientos de tu coche: la materia condensada, en nuestro día a día

En nuestro día a día la materia condensada y los polímeros nos acompañan. Están presentes en las puertas del coche que abres cada mañana para ir a trabajar, en los recubrimientos de las paredes, en tu frigorífico cuando te levantas para coger una cerveza o en las naves espaciales que traspasan la galaxia.

Miguel Ángel Rodríguez Pérez, nacido en Valladolid, pero criado en Herrera de Duero y de 49 años sabe mucho de ello. Él es físico de la materia condensada. Acabó la carrera en 1995 y el doctorado en 1999. Suma más de 25 primaveras como físico.

Hablamos con él sobre la importancia de estos materiales con los que trabaja en el laboratorio Cellmat de la Universidad de Valladolid

¿Cómo decide un día ser un físico y dedicarse a estudiar la materia condensada?

Esto ocurrió durante mis estudios de física. La física es una ciencia muy versátil que puede estudiar muchos fenómenos. De lo más pequeño a lo más grande: de los átomos a los planetas y galaxias. A mí lo que siempre me ha interesado son las aplicaciones de la física.  Dentro de su ámbito de actuación, una de las áreas en las que más ha contribuido al desarrollo tecnológico es la física de la materia condensada, es decir los materiales. Aplicar la física al desarrollo de los materiales ha traído muchas innovaciones en la historia de la ciencia. La parte aplicada es la que más me interesa y por eso me especialicé en esta materia.

¿Qué es la materia condensada?

Estudio materiales condensados, fundamentalmente sólidos y líquidos. En mi caso estudio sólidos. En particular yo estudio materiales celulares que es el nombre de nuestro grupo de investigación: Cellmat. Estos materiales que están constituidos por una fase sólida, que puede ser un polímero, un metal, o una cerámica, y una fase gaseosa. Son materiales porosos, también se les conoce como espumas.

Los materiales celulares los usamos en aislamiento térmico, en embalaje, construcción, en reducción de peso de piezas industriales. Un ejemplo es un panel de puerta poroso. Parece un plástico, pero dentro tiene un 30% de aire que ahorra el peso, al final pesa menos. Las industrias trabajan con ellos para aligerar sus productos. Aligerar es una vía para ser más sostenibles: necesitamos menos materia prima, emitimos menos dióxido de carbono y consumimos menos combustible si el producto va en un medio de transporte.

¿Qué campos de actuación tienen los materiales celulares?

El material celular tiene varios campos de aplicación, por ejemplo, el aislamiento térmico, los embalajes, la aplicación de protección deportiva como cascos o rodilleras, los envases y embalajes, paneles estructurales de bajo peso, elementos flotantes, elementos para confort, etc.    Los materiales celulares poliméricos llevan más de 50 años en el mercado y su volumen de uso no para de crecer.

¿Qué importancia tienen los materiales celulares en el día a día?

Estamos rodeados de este tipo de materiales. Cuando te sientas en el coche, el asiento está hecho con una espuma de poliuretano.  Cuando nos vamos a dormir, el colchón está compuesto por otra espuma de poliuretano. Cuando te subes en una bicicleta te pones un casco para protegerte, esté casco hecho de un material celular en base poliestireno. Las paredes de edificios llevan aislamientos térmicos que están hechos con estos materiales porosos. La espuma aísla, por ejemplo, en un camión frigorífico. En un frigorífico de casa, igual. Esto ayuda a fabricar frigoríficos que consuman menos y alcancen calificaciones A plus y demás. Los embalajes para trasportar las vacunas del COVID19 a muy bajas temperaturas se basan en materiales celulares.

Pero hay más, la lista es interminable. Por ejemplo, en una nave espacial todo el aislamiento está compuesto por materiales celulares. En este caso los materiales son cerámicos porque tiene que aguantar temperaturas extremas.

Los trenes de alta velocidad llevan compuestos celulares que hacen que pesen menos y puedan ahorrar energía en cada kilómetro. Las palas de los aerogeneradores o los casos de muchos yates incluyen materiales celulares para aligerar.

Este campo de los materiales celulares es un mundo muy versátil y se te pueden ocurrir muchas ideas. Llevo 25 años y es un campo súper amplio. Estamos descubriendo nuevos fenómenos cada día y esta es una de las ventajas de esta temática, hay mucha ciencia por desarrollar, tanto en los procesos de fabricación como en el estudio de la estructura y propiedades. Otra ventaja de esta temática es que hay mucha industria que fabrica y comercializa estos materiales. Por tanto, nuestros desarrollos se puedan aplicar en muchos ámbitos.

¿Fabricáis materiales aquí?

Tenemos equipos para hacerlo en nuestros laboratorios y personas muy capaces y formadas para poder fabricar y estudiar los materiales. Desarrollamos nuevos materiales basados en nuestros conocimientos y en el estudio de los mecanismos físico-químicos que operan durante el proceso de fabricación. Hay un conocimiento científico profundo tras estos desarrollos. Podemos por tanto fabricar prototipos novedosos cuyo objetivo es mostrar nuevas y mejores propiedades que las de los productos que hoy en día se utilizan. Además, muchos de nuestros proyectos se enfocan a la sostenibilidad. Por ejemplo, desarrollamos una espuma flexible hecha de un polímero que es más sostenible que la solución actual y menos contaminante. Pensar en esto hoy es tendencia. Muchos de nuestros proyectos son mirando al futuro, a la sostenibilidad y a usar materias primas bioderivadas o biodegradables. Las empresas, en la actualidad, buscan soluciones que les permitan ser más sostenibles.

Miguel Ángel Rodríguez Pérez atiende a EL ESPAÑOL - Noticias de Castilla y León

¿Estamos más cerca de ser más sostenibles?

El mensaje: “Eliminar los plásticos” está calando. Es un mensaje claro y que es fácil de entender, pero tal vez técnicamente no es un mensaje totalmente correcto, porque los plásticos son indispensables en muchos ámbitos y aportan mucho a la sostenibilidad y la vida en general y por tanto no se van a poder eliminar en muchas aplicaciones porque será muy complicado encontrar alterativas mejores; tienes que aislar las casas, proteger a las personas y a los dispositivos de impactos, envasar alimentos para que sean más duraderos. El mensaje debería ir más en la dirección de hacer un uso más responsable de estos materiales apostando por el reciclado y avanzar paso a paso. Esto se está empezando a hacer y cada vez hay más movimiento y oportunidades en el campo del reciclado y de los materiales bioderivados y biodegradables.

¿Cómo es su día a día?

Esencialmente, coordino el equipo de investigadores de Cellmat y las líneas de investigación en las que estamos involucrados y las relaciones con todos nuestros colabores externos, que son bastantes. Doy mis clases en el grado en física y en los mater en física y nanociencia y atenido a los estudiantes. Trato que entre todos los que estamos en el equipo podamos generar nuevas ideas que nos permitan conseguir ser un equipo investigador puntero en el mundo en este campo.

¿Cuándo arranca Cellmat?

Comienza en 1999 cuando con el proyecto arrancamos el profesor José Antonio de Saja y yo. Yo dirijo el laboratorio en la actualidad.

Hemos formado a más de 30 investigadores doctores en Cellmat. La gente que se forma aquí tiene buenas perspectivas profesionales. Después puedes hacer carrera académica pero también formamos a profesionales muy versátiles que encuentran salidas profesionales en departamento de I+D de la industria.

¿El objetivo de Cellmat cuál es?

Investigar y generar conocimiento en el mundo de los materiales celulares. Este es el objetivo científico. Luego está objetivos también claves como formar a gente joven, crear tecnologías que puedan transferirse a la industria y ser una referencia en el mundo.

Nuestra principal financiación pública viene del Ministerio de Ciencia e Innovación, de la Junta de Castilla y León y de la Unión Europea y lo que intentamos es que esta financiación sirva para generar un retorno. Intentamos devolver a la sociedad esa financiación en forma de conocimiento y gente formada a alto nivel. También recibimos financiación de la industria para la realización de investigaciones que conduzcan a desarrollar soluciones más específicas para necesidades concretas.

Llevan a cabo importantes investigaciones para varios sectores de mercado como el automotriz, aeronáutico, edificación y construcción, embalaje y biotecnología. ¿Qué han conseguido?

Te hablaré de un par de ejemplos recientes. El concepto bio es muy importante. Hay una tendencia a que el mercado esté mandando materiales bioderivados para no depender tanto del petróleo y empezar a hacerlo de la agricultura local. Tenemos algún proyecto en esa línea que pasa por el sector agrícola plantando algún cultivo convirtiendo eso en materiales avanzados.

Por ejemplo, tenemos una colaboración con ITACYL, con CETIM y con ABN Pipe en este tema. En ITACYL plantan diversos cultivos y nosotros a partir de lo que nos suministran, que es el grano de cereal, generamos un polímero para aplicaciones de envasado. Esta es una temática muy interesante que va de la agricultura al grano, del grano al polímero y de ahí al envase biodegradable. A un envase espumado para que pese y cueste menos. Este tipo de proyectos son una oportunidad para zonas eminentemente agrícolas como Castilla y León.

Otro ejemplo es el desarrollo de polímeros nanocelulares. Hemos logrado desarrollar tecnologías que permiten generar unos materiales muy novedosos con celdas mucho más pequeñas que las de los materiales usuales. Estos materiales tienen una colección de propiedades únicas y aplicaciones potenciales muy interesantes.

¿Cómo se manejan los jóvenes?

Creo que bien,  ellos son la cantera de la ciencia y tratamos de cuidarlos para que desarrollen su potencial. En términos generales, en Cellmat, hacen el master y/o el doctorado y se suelen colocar con facilidad en empresas o siguen su carrera científica.

¿Cuántas personas forman Cellmat?

El grupo de investigación está formado, ahora mismo, por unas 22 personas. Entre el personal docente e investigador de la UVA, técnicos de laboratorio, investigadores, pre y postdoctorales, y técnicos de grado medio. Es un gran equipo con personas muy implicadas y a las que les gusta la ciencia y tecnología.

Hace unos días un proyecto de laboratorio de Cellmat de la UVa fue premiado en el Congreso Internacional de Polímeros celulares. Supongo que un orgullo el triunfo.

Es un congreso muy importante para nosotros. Allí estamos los investigadores de todo el mundo que trabajamos en polímeros celulares, los que tenemos más experiencia y años en este campo. Llevamos nuestros mejores trabajos para avanzar y debatir de manera conjunta.  Que te premien aquí te hace pensar que somos capaces de destacar entre un grupo selecto dentro de este campo. Eso te da mucho orgullo.

¿Cuál era la temática?

Está relacionado con los materiales nanocelulares que comente previamente. En estos materiales uno de los parámetros más importantes pasa por controlar el tamaño de los poros que pueden ser grandes o pequeños. El reto de la ciencia pasa por hacerlos lo más pequeños posibles para llegar a la escala nanométrica. Pasar de micro a nano es adentrarse en nanociencia y en nanotecnología. Algo de mucha relevancia ya que ese cambio de escala genera propiedades únicas.

Hemos desarrollado la forma, la tecnología y el proceso de fabricación para generar estos materiales con celdas muy pequeñas que nos permite hacer materiales celulares transparentes, algo que hace cinco años se pensaba que era imposible. Lo hemos logrado gracias a las investigaciones desarrolladas durante varios años en este campo por varias personas del equipo. En particular este trabajo lo han protagonizado dos jóvenes científicas Judith Martín y Victoria Bernardo.

Estos materiales tienen muchas potenciales aplicaciones.  Hasta ahora hemos desarrollado pequeñas probetas. Es el primer paso y queda mucho por hacer.

Miguel Ángel durante la entrevista