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Coltn gallego para el impulso a la fabricacin de chips europeos

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Innovación

Coltn gallego para el impulso a la fabricacin de chips europeos


Son algo ms pequeos que la yema de los dedos, pero si se detiene su produccin, el mundo tambin se detiene, como hemos podido comprobar como consecuencia de la pandemia de coronavirus. Sin chips, se frena en seco la fabricacin de coches, la produccin de telfonos mviles y tambin las fbricas de alimentos procesados o hasta los altos hornos. Porque son los chips los que mueven el mundo en la era de la automatizacin y las telecomunicaciones.

De ah que la Unin Europea haya decidido invertir 43.000 millones para que su produccin de chips represente el 20% del marcado en 2030 en lugar del 10% actual. El objetivo es reducir la dependencia de terceros pases como China (Taiwan produce el 50% de los semiconductores del mundo) o incluso EEUU, que el pasado ao decidi destinar 52.000 millones a reducir la dependencia de Asia en el terreno de los chips.

Pero si hay dependencia en el terreno de la produccin de microprocesadores, no la hay menos respecto de los materiales con las que estos se fabrican, como el coltn, que est en manos de pases como el Congo, Brasil o Australia.

LA NICA DE EUROPA

Desde hace unos aos, la mina orensana de Penouta es el nico yacimiento de toda Europa en el que se pueden extraer los dos compuestos bsicos en la constitucin del coltn: el xido de niobio y el xido de tantalio. En realidad, no se extraen, sino que se recuperan de los residuos generados por la extraccin de estao entre 1965 y 1985. 15 millones de toneladas de escoria entre la que hay un 10% de residuos metlicos y dentro de estos, a su vez, un 10% de materiales que podran recuperarse y dar lugar a lo que conocemos como coltn.

Imagen de las microbarras de
Imagen de las microbarras de xido de niobio obtenidas a partir de los materiales recuperados de la mina de PenoutaFINE-UCM

Esas son, al menos, las estimaciones del equipo cientfico FINE-UCM que los rastre, caracteriz y estudi las posibilidades de utilizarlos en la elaboracin de chips, bateras, redes de fibra ptica … “Llegamos a la conclusin de que se podan extraer xido de Niobio y tantalato con propiedades bastante buenas que les permitiran actuar como supercapacitores”, explica Paloma Fernndez, la catedrtica de Fsica de Materiales de la Universidad Complutense que lidera ese grupo de investigacin mixto con el CSIC.

Que qu son los supercapacitores? “Son materiales muy valorados por su multifuncionalidad , ya que permiten inducir diversas aplicaciones e integrar en un nico dispositivo funcionalidades muy distintas, lo que permite hacer aparatos ms pequeos“, responde Fernndez. En el caso de Penouta, una de las claves de la investigacin a partir de ahora tiene que ver con que se ha conseguido recuperar xido de niobio (base de la columbita, el col del coltn), pero no tantalio (el tan del coltn), sino tantalato, que combina tntalo y potasio.

“El tantalato tiene una permitividad elctrica de 30, la misma que el xido de tntalo, lo que implica que ofrece cantidades de almacenamiento de electricidad iguales”, expone Fernndez. Sin embargo, segn explica, deben comprobar si ofrece “la misma estabilidad o el mismo nmero de ciclos de carga y descarga o la misma eficiencia en los sucesivos ciclos”. Es decir, si permitira que la batera de un mvil fabricada con ese metal se cargue y descargue tantas veces como con coltn y si las sucesivas recargas seran capaces de completar siempre el 100% de la batera o se ira perdiendo capacidad.

Imagen de microscopio de las mismas microbarras de
Imagen de microscopio de las mismas microbarras de xido de niobio.FINE-UCM

En todo caso, la lder del equipo mixto formado por investigadores del CSIC y la UCM asegura estar a un paso de empezar a aplicar el conocimiento adquirido hasta ahora. “Tenemos los metales bastante bien caracterizados como para empezar a hacer prototipos de dispositivos que podamos poner en marcha“, asegura.

De esta forma, la mina de Penouta, con sus 150.000 kilos de xido de niobio y tantalato podra convertirse en cantera de materiales para el impulso europeo a la produccin de chips. Aunque la proporcin de columbo-tantalita no es muy alta, estratgicamente sera rentable establecer all una planta, afirma Paloma Fernndez, que subraya dos datos clave al respecto.

El primero, que 150.000 toneladas es mucho, porque la cantidad de coltn que hay en un telfono mvil, por ejemplo, es ridculamente pequea, asegura. El segundo, que el coltn es un material muy escaso y su recuperarlo de los dispositivos desechados tiene un tremendo coste energtico.

El principal problema del grupo que lidera es que, pese a tratarse de un rea de investigacin estratgica, dispone de recursos muy limitados. El Plan Nacional de I+D nos evalu positivamente, pero nos neg la financiacin se lamenta la investigadora.

El apoyo de Banco Santander

Segn explica, los trabajos pudieron seguir desarrollndose gracias a los 12.000 euros con que la apoy el Banco Santander. Hace falta una financiacin de base no necesariamente alta, pero que sepas que no te va a faltar si trabajas bien y recibes evaluaciones positivas, reclama Fernndez, que define como extremadamente ridcula la inversin pblica en I+D.

En el caso de su equipo, esa escasez se manifiesta en el hecho de que no tengan equipo para hacer mediciones directas de las propiedades de los metales o que los colegas coreanos con los que trabaja Fernndez se lleven las manos a la cabeza cuando les explica que tiene que hacer ella misma trabajos bsicos de becario mientras prepara sus clases, dirige tesis doctorales y asume algunos cargos de gestin universitaria. “Si quiero dar un pasito ms, necesito ese plus de financiacin desde del punto de vista tanto de las personas como del personal”, se lamenta esta investigadora.

FINANCIACIN PARA REDUCIR LA DEPENDENCIA

Y sin embargo, si algo ha puesto de manifiesto la actual crisis de materias primas es que hay pocos sectores ms estratgicos que el de los metales sobre los que se sustenta la transformacin digital del paneta, vertiginosa tras la pandemia. Es posible que no haya recursos para reducir la dependencia de otros pases en ese terreno? Habran perdido la oportunidad de explorar las posibilidades de Penouta de no haber acudido el Santander al rescate?

“Los materiales estn siempre en el borde de las nuevas tecnologas y son los que permiten avanzar hacia nuevas reas de desarrollo”, subraya Jos Manuel Torralba, director del Instituto de investigacin Imdea Materiales. “En un mundo donde pretendemos aumentar nuestros niveles de sostenibilidad, la inversin en I+D en nuevos materiales es fundamental”, contina su argumentacin el tambin vicepresidente de la Confederacin de Sociedades Cientficas de Espaa, convencido de que la actual dotacin de recursos de la investigacin de esta rea es “insuficiente”.

A juicio de este experto, la crisis de suministros que estamos viviendo y el desabastecimiento de chips hacen muy evidente que deberamos “multiplicar nuestra capacidad de reciclado de esos metales de los que no disponemos, hacer ms I+D que posibilite buscar alternativas a esos metales, pero tambin nuestra capacidad de desarrollar y fabricar los dispositivos”.

Torralba reconoce que la UE ha hechos esfuerzos en los ltimos aos de los que tardaremos en ver los resultados. “En Europa llevamos dcadas impulsando I+D para poder reemplazar metales estratgicos como el tntalo, el litio o el cobalto, adems de muchos otros”, afirma.

Hay camino recorrido, por tanto, pero queda camino por recorrer, a la vista de las estrecheces que sufren equipos de investigacin como el de Paloma Fernndez, pese a trabajar en las disciplinas que construirn los cimientos de nuestro futuro.

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