Nanomagnetismo en la nevera para cuidar la capa de ozono

Diseñar la composición adecuada del metal magnético es indispensable para lograr que el proceso de refrigeración que tiene lugar en esta novedosa nevera pueda tener lugar en un rango de temperatura similar a la ambiente (entre 0ºC y 30ºC). Y el encargado de coordinar esta labor es el Profesor Julián González, de la Universidad del País Vasco. En el proyecto colaboran investigadores de esta Universidad, de la de Santiago de Compostela, del Centro de Tecnologías Electroquímicas (CIDETEC) y el Grupo de Materiales Magnéticos Amorfos y Nanocristalinos de la Universidad de Oviedo, que dirige la Profesora Blanca Hernando Grande.

“El objetivo de esta investigación en nanomagnetismo es el desarrollo de un electrodoméstico limpio, que tendrá entre sus principales ventajas la ausencia de CFC (Clorofluorocarbono), un gas refrigerante que ha causado estragos en la capa de ozono”, explica Víctor de la Prida, profesor titular del Departamento de Física de la Universidad de Oviedo y especialista en materiales magnéticos y nanoestructuras.

Para que la nevera magnética funcione, básicamente se necesitan dos imanes entre los que se coloca un metal magnético nanoestructurado y con propiedades magnetocaloríficas. Esto significa que el metal presenta una estructura de hilos nanométricos, que tienen una característica peculiar: al recibir calor pierden magnetismo. Y este calor procede de un líquido que lo conduce desde donde se encuentran los alimentos que se están refrigerando. Pero, una vez que ha absorbido el calor a través de los nanohilos, ¿cómo se enfría el metal? En este punto entran en juego los imanes: al someter el metal a su campo magnético, se producen dos efectos: vuelven a ganar magnetismo, y como resultado, se enfrían. El metal ya está listo para volver a iniciar el ciclo de refrigeración.

Sensores de contaminación
Por otra parte, Víctor de la Prida coordina un proyecto para desarrollar un sensor de contaminación que aproveche las posibilidades de los materiales diseñados por la nanotecnología: “Este sensor tendrá una mayor vida útil que los convencionales. No se trata de un dispositivo de usar y tirar, y además, será autolimpiable”, afirma.

Los contaminantes hacia los que se orienta el sensor son principalmente hidrocarburos presentes en el agua, y su efectividad se debe a las propiedades de una membrana de nanotubos de óxido de titanio que es el núcleo del dispositivo. Y su funcionamiento es posible gracias a la variación que se produce en las propiedades eléctricas de la membrana cuando entra en contacto con el contaminante.

Una de las principales ventajas de este dispositivo es que se limpia por sí mismo en cuanto se expone a la luz. La radiación ultravioleta, presente en la luz natural, hace que los agentes contaminantes que ensuciaban la membrana se degraden para formar dióxido de carbono y agua.

En estos momentos la investigación se encuentra en la fase de calibración, que es el proceso de medir, a partir de un nivel de contaminación conocido, los cambios que sufre la membrana en su resistividad eléctrica. Así es como De la Prida y sus colaboradores están estableciendo los datos en los que se basará el dispositivo para determinar la concentración de agentes contaminantes. Este trabajo supone una nueva línea de investigación dentro del grupo de Blanca Hernando.

La cocina nanotecnológica
¿Cómo se crea la membrana de nanotubos que es el corazón del sensor? Su proceso de fabricación requiere unas condiciones muy controladas. El material de partida es una lámina de titanio que hay que someter a un pulido mecánico, para dejarla lo más especular, lisa y pulida posible. A continuación, explica Víctor de la Prida, hay que controlar de manera precisa los tres ingredientes que permitirán “cocinar” el óxido de titanio que formará los nanotubos. Se trata del voltaje, el electrolito (un ácido que permite el paso de la corriente eléctrica), y la temperatura.

Al someter la lámina de titanio a estas condiciones hasta dos o tres días, se produce el crecimiento ordenado de nanotubos en el óxido de titanio. “En caso de que el metal de partida sea aluminio en vez de titanio, el proceso debe hacerse no una, sino dos veces, aunque para este proyecto concreto el titanio tiene unas propiedades más interesantes”, explica Víctor de la Prida.

¿Artesanía o ciencia ficción?
Aunque en ocasiones la nanotecnología pueda parecer rodeada de un aura de ciencia ficción, el trabajo hasta llegar a este punto de la investigación ha requerido una cierta dosis de artesanía. Víctor de la Prida lo explica así: “no hay ninguna máquina en la que se introduzca el metal de partida y fabrique la membrana de nanotubos, por lo que intentamos dar respuesta a nuestras necesidades en función de las posibilidades que tenemos”. Por eso, el equipamiento científico ha requerido la producción de elementos de diseño propio que se han fabricado en la propia Universidad de Oviedo. Según De la Prida, “En este trabajo ha sido muy útil la aplicación de la experiencia obtenida en otros centros de investigación”.

En este proyecto, que se financia a través del Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación (PCTI) del Principado, participa la empresa CENTA. En cuanto a la colaboración con el sector empresarial, De la Prida se muestra satisfecho: “En general, es difícil involucrar a las empresas en proyectos de innovación, aunque éste no ha sido el caso”, afirma.