Bombazo en la ciencia española: crean un material con algas que genera electricidad y a la vez es ignífugo

El uso energético en edificios representa una fracción significativa del consumo global. La calefacción y refrigeración suponen cerca del 25% de la demanda energética mundial. En este contexto, aparecen las energías renovables: un material de algas que genera electricidad se planta firme como una opción capaz de modificar este panorama.

Pues investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ya están en ello y prometen ofrecer una alternativa a través del uso de algas, sumado a un aislamiento térmico y resistencia al fuego. El estudio forma parte de una colaboración internacional publicada en Nanoscale Horizons.

¿Cómo es el material con algas que genera electricidad y a la vez es ignífugo?

El material surge de la combinación entre el alginato, un biopolímero extraído de las algas marinas, y un MXene, compuesto conductor basado en titanio y carbono. Los MXenes comparten ciertas características con el grafeno, como su alta conductividad y estructura en láminas extremadamente finas, lo que les otorga versatilidad mecánica y propiedades térmicas específicas.

Cabe remarcar que el alginato ya se utiliza en aplicaciones de generación de energía debido a su capacidad para transportar carga. Por su parte, los MXenes actúan como metales en términos de conductividad eléctrica, pero tienen ventajas adicionales como su solubilidad en agua y potencial catalítico.

La combinación de ambos componentes da lugar a una espuma porosa que aprovecha su estructura celular para ser ligera, estable y, al mismo tiempo, térmicamente aislante. Estos poros permiten reducir el paso del calor, al atrapar aire en su interior, al mismo tiempo que facilitan la generación de electricidad por contacto o deformación mecánica.

¿Cómo este material genera electricidad y a la vez funciona de barrera ignífuga?

Uno de los aspectos destacados del nuevo compuesto es su capacidad para generar electricidad cuando se somete a ciertas condiciones de presión o temperatura. Este fenómeno se explica por la interacción entre los poros del material y sus propiedades conductoras.

Además, el material funciona como sensor de incendio, ya que es capaz de detectar cambios térmicos bruscos y emitir señales eléctricas cuando hay indicios de combustión. Esta funcionalidad, junto con su resistencia al fuego, le da un valor añadido en el ámbito de la seguridad pasiva de los edificios.

Según Bernd Wicklein, investigador principal del proyecto en el ICMM, el equipo se centró en analizar la relación entre la porosidad del material, su capacidad de aislamiento y la generación de electricidad. La clave reside en la configuración en forma de espuma, que optimiza estas tres funciones.

«Estas espumas son muy ligeras, mecánicamente muy estables y, a la vez, tienen cualidades de aislamiento térmico», explica Wicklein.

Un avance sin necesidad de químicos tóxicos

El uso de espumas como aislantes térmicos en construcción no es nuevo. Sin embargo, uno de sus principales inconvenientes ha sido su alta inflamabilidad. Para compensarlo, se suelen añadir retardantes del fuego, muchos de los cuales presentan niveles de toxicidad elevados y riesgos para la salud humana.

En este nuevo desarrollo, esa barrera se ha superado utilizando alginato biodegradable, lo que permite obtener una espuma con propiedades ignífugas sin recurrir a productos químicos agresivos. Así se consigue un material más seguro tanto en su uso como en su producción.

A modo de resumen, el nuevo compuesto combina:

• Conductividad eléctrica, gracias al uso de MXenes.
• Aislamiento térmico, mediante la estructura porosa de la espuma.
• Comportamiento ignífugo, sin necesidad de retardantes tóxicos.
• Generación de electricidad a partir de materiales de origen natural.

¿Quiénes participaron del estudio?

El estudio ha contado con la colaboración de varias instituciones internacionales, además del ICMM-CSIC. Entre ellas se encuentran:

• Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea.
• Universidad Politécnica de Turín (Italia).
• Universidad Drexel (Filadelfia, EE. UU.).

Así, estas entidades aportaron enfoques complementarios, desde la ingeniería de materiales hasta el análisis físico-químico de las propiedades obtenidas. En conjunto, se trata de una investigación con impacto potencial tanto en la construcción sostenible como en la seguridad estructural.