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Francisco Martín-Martínez y la búsqueda de materiales circulares basados en madera

Francisco Martin Martinez

El académico de la Universidad de Swansea (Reino Unido), Francisco Martín-Martínez, sostiene que hoy es posible investigar y aprovechar los componentes químicos de la madera para promover la economía circular de los materiales de la construcción y elaboración de productos plásticos. Aclara en esta entrevista su trabajo con componentes químicos como la celulosa o la lignina y por qué un árbol es “un sistema tecnológico impresionante”, así como también explica su participación en la próxima versión de la Semana de la Madera.

Luego de una conversación con el académico del Departamento de Química de la Universidad de Swansea (Reino Unido) y también director del Laboratorio de Nanomateriales Bioinspirados de dicha casa de estudios, Francisco Martín-Martínez, puede haber una conclusión: la madera tiene todo para convertirse en un material único en el mundo. Una afirmación así tiene sus razones y en esta entrevista el investigador da a conocer las suyas. De hecho, si él tuviera que escoger la pionera, la más importante o, simplemente, la que motiva su interés científico por el material, se inclinaría por la más común y conocida de todas: la que proviene de los árboles.

“Un árbol es un sistema tecnológico impresionante”, define Martín-Martínez. Y es que acciones tan corrientes para nosotros como saber que absorben los rayos del sol, o que sus raíces proveen de agua y minerales a cada uno de sus rincones, para el académico son acciones químicamente relevantes que nos facilita la naturaleza. Al pensarlo, son procesos que muchas veces ocurren al frente de nuestras narices y que otras tantas pasamos de largo, hasta que alguien como él continúa en su idea y dice que son impresionantes porque “los árboles tienen todo lo que aspiramos hoy”.

Aquí sostiene su argumento: “Los árboles trabajan con energía solar, con transformaciones moleculares, transporte de fluidos y otros asuntos que solo son posibles gracias a su estructura, que como sabemos, es de madera. Es útil entender, inspirar y basarme en eso para mis investigaciones, ya que me permite pensar a futuro, por ejemplo, en cosas de madera que incorporen dichas propiedades”.

Francisco Martín-Martinez / SRUK

Acá busca ser aún más claro con su ejemplo, aunque también sincero: “Con pensar a futuro me refiero a que podríamos idear una mesa de madera que absorbe energía solar y que nos permita cargar el teléfono, o una casa donde el agua llegue hasta el último piso, tal como hace un árbol, gracias a una estructura de madera. Obviamente, este tipo de tecnología está a años luz de nosotros. De hecho, yo no aspiro a verla, pero sí a entenderla y a dar pequeños pasos inspirados en ella”.

Francisco Martín-Martínez es un ingeniero doctorado en Química Teórica y Computacional, experto en sistemas inteligentes, desarrollo digital y eficiencia energética, además de investigador asociado del MIT. Un español que dedica gran parte de su día a la investigación y el desarrollo de materiales de uso humano, con la particularidad de que estos sean basados en elementos y características presentes en la naturaleza. Algo que muchas veces no ocurre a gran escala pero que es imperativo en nuestros tiempos donde la ecología solo experimenta consecuencias.

Todo esto lo logra gracias al desarrollo informático de nuestra era, como la inteligencia artificial que utiliza para analizar elementos nanoestructurados. O el modelamiento a escala, que le brinda múltiples opciones desde algo tan único y minúsculo como un átomo. O protocolos de rendimiento, pensando en la función de futuros nuevos productos, o diseños que fomenten la reutilización de, por ejemplo, lo que se considera desecho.

Lo anterior quiere decir, siguiendo el ejemplo de los árboles, que conocer e investigar cada uno de sus componentes químicos puede ser un avance significativo en la carrera por sustituir el petróleo o el plástico.

“De los residuos madereros, por ejemplo, es posible extraer nanocelulosa o celulosa nanocristalina, lignina y hemicelulosa, que son los componentes que le entregan a la madera gran parte de sus características como la dureza, la resistencia y mecanización. A partir de estos, también es posible investigar distintas maneras de lograr una madera inteligente, capaz de reforzar sus propiedades y volverla un material único. Una de esas puede ser la resistencia, la que nos permitiría construir edificaciones de gran altura y de varios pisos con un material más firme de lo que ya puede ser”, afirma.

Biomateriales / M21

Este académico y sus conocimientos serán parte de la próxima versión de la Semana de la Madera, a realizarse digitalmente entre el 2 y 5 de septiembre en nuestro país. Asegura, como un adelanto de su exposición —”Diseño computacional de materiales circulares en base a madera”—, que sus palabras irán por dos corrientes: los métodos y herramientas computacionales que hoy permiten al hombre entender y reconfigurar sus materiales, y cómo la madera toma papel protagónico en ese y otros paradigmas que imperan con urgencia en nuestros días.

La economía circular es uno de ellos.

“Parte de lo que hago busca entender cómo podríamos crear y usar nuevos materiales que estén basados en madera y que, como decía antes, nos permitan almacenar energía, aportar en el desarrollo de infraestructura, incluso en la creación de concreto y asfalto, y también cómo logramos que el diseño computacional permita reintegrarlos en el ciclo de producción del mismo material”, explica.

–Su trabajo ligado a la química y la computación tiene una completa visión a futuro, pero si tuviera que referirse a la actualidad, ¿qué le entrega la madera a su investigación?

–Una de las propiedades que más he estudiado del material y por la que tengo bastante interés es su rendimiento mecánico, ya que la madera tiene una alta resistencia que resulta muy interesante viniendo de un material ligero. Con solamente tres componentes que te mencioné anteriormente, la lignina, la celulosa y la hemicelulosa, es posible conseguir flexibilidad y variedad de rendimiento dentro de una aplicación.

Madera transparente / Horizon

–¿Con qué material podría compararlo?

–Pensemos en un material estructural como el acero, que es como es y del que no es posible obtener uno más o menos flexible. Obviamente puede tener mayor o menor grosor, pero eso no consigue la flexibilidad que sí tiene el tronco de un árbol, por ende no concibe una variedad de rendimiento mecánico. A eso le podemos sumar que la madera tiene muy superiores características de circularidad, ya que la naturaleza tiene sus propios mecanismos para desintegrarla e incorporarse en el ciclo natural que, por ejemplo, permitirá producir otro árbol en el ecosistema.

–¿En qué se encuentra trabajando hoy en día?

–Hoy me tiene muy ocupado entender a la lignina, uno de los polímeros naturales más abundantes del mundo y que es rico en compuestos aromáticos. Entender cómo se forma, cómo se degrada y cómo podemos separarla en fragmentos más pequeños. ¿Por qué esto es importante? Porque así podremos extraer dichos compuestos aromáticos para reemplazarlos por otros existentes en muchos productos químicos que utilizamos hoy en día, con la diferencia de que estos se producen a partir de petróleo.

–¿Sería posible reemplazarlo?

–Si pudiéramos obtener esos mismos elementos a partir de madera considerada residuo, técnicamente seríamos menos dependientes del petróleo para, por ejemplo, la formación de plástico. A esto se le llama biorefinería y es lo que hago con los estudios computacionales: entender en la pequeña escala algunos mecanismos que luego pueden pasar a ser parte de este tipo de procesos circulares.

Lignina que sale de la madera / Stora Enso

–¿En qué etapas se encuentra esa y sus demás investigaciones?

–Desde el punto de vista mismo del conocimiento de ciencia básica, todavía estamos tratando de entender bien cómo todos esos componentes se unen y dan lugar a esas propiedades. Cómo tener más celulosa o menos celulosa, o más o menos lignina, y cómo todo eso influye en las propiedades de la madera. Cómo intentar que esa fibra se alinee de otra manera y se vuelva más resistente. A pesar de ser un material ancestral, hay mucho aún que se puede aprender y mejorar. También es cierto que no pretendemos reinventar la rueda. Los científicos a veces pecamos de investigaciones e ideas en las que decimos bueno, esto lo utilizaban nuestros antepasados, no volvamos a hacerlo, cuando algo creado ahora no necesariamente será mejor que otras cosas que se hicieron en el pasado.

Es relevante el punto que menciona porque sigue la lógica de ser creativo y fomentar la innovación, motivos principales de la Semana de la Madera. ¿Cómo se concibe innovar con este material en Europa y qué comparación hace con lo que sucede en Latinoamérica?

–Mi sensación, hablando de mi experiencia en países europeos y en otros como Estados Unidos donde también viví, es que Europa debería aprender mucho de lo que aquí sucede a lo que construcción se refiere. Considero que en América en general existe mayor calidad de construcción en madera que lo general de Europa, o al menos más que muchos países europeos. Es cierto que en los países nórdicos y escandinavos sí existe presencia, pero hay otras grandes naciones donde fácilmente podría potenciarse más. España en particular no tiene construcciones de este tipo. Todo se ha hecho en cemento o concreto y comúnmente se piensa en la madera casi como algo antiguo, mientras que en Estados Unidos gran parte de las casas y construcciones bajas se hacen en madera.

Algo en que sí está avanzado en Europa en comparación a América es con respecto al tema de las biorefinerías y hacer uso de los desechos. Existen grandes proyectos sobre lo que se debe hacer y se han desarrollado industrias con respecto al tema. De hecho, en mi opinión, las más avanzadas del mundo son europeas. Es curioso el contraste entre continentes: mucha investigación avanzada en el uso de residuos, que a lo mejor vienen de la industria papelera o del oficio de hacer muebles, pero sin la gran explotación que existe en América para la construcción.


Escrito por Marcelo Salazar Medina
Fotografía principal cortesía de M21

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