Así pueden las algas marinas generar electricidad y prevenir incendios

Se trata de un estudio internacional en el que participa el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, entidad adscrita el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Es una espuma multifuncional que propiedades opuestas: por un lado conductividad eléctrica, aislamiento térmico y capacidad ignífuga. Por otro, combina un compuesto biodegradable que proviene de las algas marinas, con un material conductor similar al grafeno.

Aislar termicamente una casa

La calefacción y la refrigeración de los edificios consume aproximadamente el 25% de la energía que se utiliza en todo el mundo. A esta cifra le sumamos el gasto energético relacionado con la fabricación de los aislantes para construcción. Desarrollar un material capaz de aislar térmicamente una casa es un importante avance. Si a eso le sumamos la capacidad de generar electricidad para iluminarla prevenir posibles incendios, es todo un reto para reducir el consumo energético global.

Los primeros pasos hacia su desarrollo se recogen en un estudio que ha sido publicado en la revista Nanoscale Horizons y en el que participan investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea, de la Universidad Politécnica de Turín (Italia) y de la Universidad Drexel (Filadelfia, EE. UU).

El trabajo

Se ha creado una espuma multifuncional que se ha desarrollado al combinar alginato, un biopolímero proveniente de las algas marinas, con un MXene, un tipo de material conductor compuesto por titanio y carbono y que posee algunas propiedades similares al grafeno. "Nuestro objetivo al diseñar la espuma era investigar cómo la porosidad influye en la generación de carga eléctrica y, por otro lado, en el aislamiento térmico", nos describe Bernd Wicklein, primer autor del trabajo e investigador en el ICMM-CSIC.

Los materiales

Este nuevo material ha sido diseñado en forma de espuma para aprovechar las propiedades físicas que le confieren sus poros: "Las espumas son muy ligeras, mecánicamente muy estables y, a la vez, tienen cualidades de aislamiento térmico", nos explica el investigador, que señala que han conseguido que estas espumas sean conductoras gracias a fabricarlas con los mencionados MXenes y el alginato, un biopolímero que, de hecho, ya se usa para la generación de energía. Además, cuando estas espumas están conectadas a sistemas eléctricos pueden dar alerta de inicio de fuego, lo que las hace un elemento de protección contra incendios.

Los MXenes "son una familia de materiales con propiedades fascinantes", nos cuenta Wicklein. Estos materiales "se comportan como metales en cuanto a la conductividad eléctrica, pero también se dispersan en agua y tienen otras propiedades catalíticas, ópticas y térmicas muy interesantes". Además, se trata de un material con una estructura en dos dimensiones que se da en forma de láminas ultrafinas de apenas uno o dos nanómetros de grosor que les otorga una gran flexibilidad mecánica.

Las espumas, por su parte, son materiales comúnmente utilizados para aislamiento térmico debido a que, gracias a su estructura celular, atrapan aire y reducen la conducción del calor. Sin embargo, el investigador del ICMM-CSIC recuerda que, aunque todos los materiales de aislamiento térmico en construcción son espumas, "éstas son muy inflamables y, para evitar que lo sean, se les añaden compuestos químicos que son muy tóxicos". Este trabajo supone un avance a la hora de evitar estos compuestos al utilizar el alginato, completamente biodegradable.

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