Diez investigaciones "made in Madrid" de las que está pendiente todo el planeta ciencia

El futuro está más cerca de lo que pensamos
El futuro está más cerca de lo que pensamos |IMDEA Energía

La Comunidad de Madrid es la región que más dinero invierte en Investigación y Desarrollo. El gasto en 2018 superó los 3.900 millones de euros en un sector que emplea a más de 50.000 personas. En términos porcentuales, es el 1,71% del PIB autonómico, sólo superado en este aspecto por el 1,91% de Euskadi, aunque la inversión cuantitativa es menor.

Detrás de los números, horas y horas de trabajo e investigación con la intención de entender mejor el mundo y buscar soluciones imaginativas para favorecer el desarrollo humano en distintos ámbitos. Desde 2006 los institutos IMDEA trabajan en la Comunidad de Madrid en siete áreas estratégicas distintas: agua, alimentación, energía, materiales, nanociencia, networks y software. A pesar de su relativa corta historia, algunos de sus proyectos se han situado ya a la vanguardia de la investigación internacional.

1. Impresión 3D de metales

IMDEA Materiales es uno de los laboratorios de referencia en Europa en el desarrollo de nuevas aleaciones metálicas para impresión 3D. Y es que no sólo de plástico vive esta tecnología. El instituto, que cuenta con un grupo de investigadores de prestigio internacional (Teresa Pérez-Prado, Jose Manuel Torralba, Jon Molina e Ignacio Romero ) y con equipamiento científico de última generación, trabaja en proyectos de I+D que tienen aplicaciones prácticas en el transporte y la salud. Empresas como ITP Aero, fabricante de motores aeronáuticos, o Leonardo, fabricante de helicópteros, han apostado por la tecnología madrileña.

2. Baterías de coche eléctrico basadas en silicio

También dentro de IMDEA Materiales, el equipo dirigido por Juan José Vilatela ha logrado desarrollar silicio flexible en láminas para utilizar en la fabricación de baterías. Se trata de un importante avance en renovables y en la electrificación del transporte. Es el material más abundante en la superficie de la Tierra, pero es muy frágil y quebradizo. Pues bien, el equipo, que tiene su sede en Getafe, ha conseguido moldear el mineral hasta producir una especie de láminas o telas.

Un nudo de una lámina de silicio |IMDEA Materiales

Las baterías producidas con este nuevo material permitirán aligerar los vehículos, aumentar la distancia que recorren y reducir el tiempo de carga.

3. Bio-LED: la luz del futuro, más inocua y sostenible

Los led se componen, entre otras cosas, de un chip emisor de luz azul y de un filtro que transforma esa luz (que puede dañar el ojo humano), en luz blanca, mucho menos dañina. El problema de esos filtros es que en su fabricación se utilizan materiales limitados y monopolizados en el mercado internacional por China. Además, no se reciclan, por lo que si el ritmo de producción sigue aumentando como hasta ahora, se espera que se agoten las reservas naturales en 10 o 15 años. Y por otra parte no convierten la luz azul de forma totalmente eficiente, de modo que pueden producir problemas en la vista de los niños y afectar el ritmo circadiano en los adultos al provocar trastornos del sueño.

Ante este punto de partida, la ciencia llevaba tiempo pensando cómo reemplazar esos filtros problemáticos por otros de origen natural, aprovechando las proteínas que usan los animales marinos en la producción de luz natural de alta potencia que utilizan para comunicarse, cazar o defenderse. Pero, ¿cómo "sacar" del mar esas proteínas y desarrollar una tecnología de iluminación que, por definición, es incompatible con el agua? Pues bien, el grupo de investigación dirigido por Rubén Costa lo consiguió en 2016 y gran parte del desarrollo se concretó en IMDEA Materiales: estabilizaron esas proteínas en plásticos consiguiendo que no pierdan sus excelentes propiedades luminiscentes. La nueva tecnología, llamada Bio-LED, tiene resultados muy prometedores: sus niveles de eficiencia en la conversión de luz azul en blanca son elevados y su estabilidad, medida en tiempo de vida útil, llega hasta los seis meses.

Rubén Costa, "padre" del Bio-LED, es uno de los científicos jóvenes españoles con mayor proyección internacional |IMDEA Materiales

De hecho, Rubén Costa es uno de los científicos jóvenes españoles de mayor prestigio internacional. Ha recibido numerosos galardones, entre ellos este año el premio Fundación Princesa de Girona, y tras su descubrimiento entró en la exclusiva lista de Innovadores Menores de 35 Europa 2017.

4. La red, actualizada al segundo

El proyecto RACCOON (Un enfoque riguroso a la consistencia de bases de datos en la nube, por sus siglas en inglés), dirigido por el investigador de IMDEA Software Alexey Gotsman, busca soluciones a algo aparentemente sencillo, pero que supone grandes quebraderos de cabeza en nuestra época: garantizar la consistencia y la sincronización de las grandes bases de datos de los sitios web más visitados.

Plataformas gigantes como Amazon, Facebook o Google procesan millones de visitas de usuarios por segundo, y deben devolver el contenido de forma casi inmediata de manera lo más sincronizada posible y evitando largas esperas. Si por ejemplo un usuario acaba de comprar un producto en una plataforma pero quiere cancelar su pedido, puede que no lo encuentre si la base de datos en que se almacenó no está disponible en ese momento. Conseguir que los servidores y bases de datos distribuidos geográficamente por todo el mundo tengan la misma información sincronizada, y la ofrezcan de manera rápida sin afectación para el usuario, es uno de los retos de la informática en esta era digital.

5. OPENQKD, la comunicación más segura

También IMDEA Software participa en el proyecto OPENQKD, que nace para implantar una infraestructura de comunicación cuántica europea segura. ¿Qué significa eso? La aplicación de la física cuántica a la comunicación, una forma extremadamente segura de transmisión de datos invulnerable a los hackers. Hasta 38 socios de 13 estados de la Unión Europea participan en este consorcio.

Los ceros y unos, aunque suenen a ciencia ficción, ya casi forman parte del pasado |Gerd Altmann (Pixabay)

Hoy en día los datos se transmiten de manera "clásica", en forma de bits, que son combinaciones de ceros y unos. Esa codificación es accesible para los piratas informáticos más habilidosos. Mientras que la comunicación cuántica aprovecha las leyes de la física para que las partículas que transmiten los datos mediante cables ópticos tengan un estado de "superposición", adoptando la forma de cero y uno de manera simultánea. Ante esas nuevas partículas, llamadas bits cuánticos, los hackers lo tendrán imposible.

6. 5GTransformer: el 5G puede salvar vidas

Las Emergencias en Madrid ya funcionan en modo 5G

El 5G está llegando y sus aplicaciones prácticas ya están aquí. IMDEA Networks, de la mano de Arturo Azcorra, también vicepresidente de 5Tonic, junto con los investigadores de la Carlos III Carlos Jesús Bernardos y Antonio de la Oliva, desarrollaron un sistema de atención de emergencias sanitarias basado en 5G. Con él, se reduce el tiempo de actuación y se minimizan errores, lo que conlleva un mayor porcentaje de supervivencia. La aplicación indica la posición geográfica del accidentado, muestra las constantes vitales del paciente en tiempo real en unas gafas especiales de realidad aumentada, y puede enviar un streaming de vídeo a centros médicos remotos que puedan ayudar en el caso.

7. Coronasurveys, la macro-encuesta sobre la covid-19

De entre todas las iniciativas que surgieron en la primera ola de la pandemia de covid-19 para medir su incidencia, destacó la del investigador de IMDEA Networks Antonio Fernández Anta, que puso en marcha el proyecto coronasurveys.org, que ha recopilado desde entonces datos de más de 150 países en 60 idiomas.

Imagen de la aplicación CoronaSurveys, desarrollada por IMDEA Networks |Pexels + Google Play

Una encuesta abierta y completamente anónima da como resultado estimaciones de incidencia, que no sólo permiten analizar la situación actual, sino que además facilitan la detección precoz de un determinado aumento de casos, del que se pueden deducir posibles rebrotes. La iniciativa, que también está disponible como aplicación para móviles, ha tenido enorme repercusión internacional debido a su sencillez y efectividad.

8. Nanopartículas contra el cáncer

IMDEA Nanociencia coordina el consorcio NoCanTher, un proyecto europeo que busca desarrollar y evaluar un fármaco basado en nanopartículas magnéticas para una terapia combinada contra el cáncer de páncreas, uno de los de peor pronóstico en la actualidad. El adenocarcinoma del conducto pancreático es una enfermedad huérfana, normalmente con mal pronóstico, incluso cuando se consigue diagnosticar a tiempo. La tasa de supervivencia después de 5 años, menor del 5%, no ha cambiado en los últimos 30 años a pesar de los tremendos esfuerzos en investigación y tratamientos.

Existe por tanto una necesidad urgente de desarrollar tratamientos efectivos para esta enfermedad y, dado que los procedimientos estándar no han permitido ninguna mejora significativa, la solución podría estar en el uso de nuevas terapias. En el proyecto, que se viene desarrollando desde 2016, participan 11 socios de cinco países europeos y está liderado por Rodolfo Miranda.

9. ByAxon, la conexión neuronal del futuro

También desde IMDEA Nanociencia se coordina un gran proyecto europeo, ByAxon, que está desarrollando una nueva generación de sensores y electrodos neuronales a partir de materiales de nanotecnología. El objetivo es diseñar un prototipo de implante que pueda funcionar directamente sobre la médula espinal, de modo que permita restaurar la transmisión de señales eléctricas en la médula lesionada, actuando como una especie de bypass local bidireccional, algo que no es posible con la tecnología actual.

Hasta ahora, la conexión entre cerebro y máquinas requiere de muchos cables y electrodos o, en el caso de los magnetoencefalógrafos, equipos muy voluminosos. Este proyecto viene a crear un nuevo implante universal, menos invasivo y más eficiente, así como portátil, que tendría muchas aplicaciones en el campo de la regeneración neuronal y de la recuperación de funciones sensoriales: implantes de retina, cocleares, sistemas de registro para pacientes con epilepsia o dispositivos de estimulación cerebral profunda para enfermos de Parkinson.

10. Sun-to-Liquid, el combustible hecho con sol

¿Se podría "exprimir" el sol para obtener combustible? Algo así de metafórico es lo que pretende el proyecto Sun-to-Liquid, en el que participa IMDEA Energía, y que tiene como objetivo crear un combustible de origen renovable únicamente a partir de agua y dióxido de carbono utilizando energía solar.

Hasta aquí el resumen. Ahora, la magia: para llevar a cabo este avance tecnológico, se construyó una planta de concentración solar ubicada en IMDEA Energía, en Móstoles. Se trata de un campo de heliostatos, espejos que siguen en todo momento la posición del sol y que consiguen concentrar 2.500 veces la radiación solar. Este flujo tan intenso de energía permite que se alcancen temperaturas de más de 1.500 grados en el interior del reactor que se ubica en la parte superior de la torre. Allí se produce gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono a partir de agua y CO2, mediante un ciclo termoquímico de reducción-oxidación en el interior de un reactor químico. Posteriormente, dicho gas se transforma en queroseno in situ mediante una planta química de transformación de gas a líquido.

Precisamente la transición de combustibles fósiles a combustibles de origen renovable es uno de los retos más importantes a los que se enfrentan la ciencia y el transporte aéreo en los próximos años. El proyecto, financiado por la UE, ha demostrado con éxito este avance, así como su posibilidad de desarrollo industrial a gran escala. Sin duda, revolucionaría la movilidad de larga distancia, puesto que la tecnología Sun-to-Liquid permitiría reducir las emisiones netas de CO2 a la atmósfera en más de un 90%, utilizando recursos abundantes y sin necesidad de reemplazar la actual infraestructura de distribución y almacenamiento de combustible líquido.

Alimentación y agua: en busca de mejora constante

Estas son sólo algunas de las investigaciones que se han desarrollado en los últimos años en los institutos IMDEA y que tienen mayor repercusión, pero hay muchas otras igual de importantes enfocadas a mejorar muchos problemas médicos, sociales o medioambientales.

Por ejemplo, IMDEA Alimentación lidera un ensayo en pacientes oncológicos para desarrollar un suplemento nutricional que ayude en la prevención de infecciones, entre ellas la covid-19.

Mientras, IMDEA Agua coordina el proyecto iMETland, que tiene como objetivo mejorar el tratamiento de aguas residuales urbanas en pequeñas poblaciones con coste cero en energía, al mismo tiempo que se obtiene agua libre de patógenos apropiada para el riego. La novedad de la propuesta consiste en unir agua, biotecnología, tecnologías de la información y recursos naturales para proteger el medio ambiente.

D.G.