El cambio climático

¿Por qué hemos ignorado hasta ahora esta forma de luchar contra el cambio climático?

Turbinas eólicas en el mar, ilustración de los métodos de lucha contra el cambio climático.

¿Estamos a punto de ver una nueva corriente en la lucha contra el cambio climático? Image: Nicholas Doherty/ Unsplash

Marian Gazdik
Founding Partner, G-Force
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El cambio climático

  • La producción de distintos materiales tiene una importante huella de carbono.
  • Podemos cambiar la forma en que producimos los materiales para reducir significativamente su impacto ambiental.
  • Hay multitud de aplicaciones en las que la IA de materiales puede ayudarnos a inventar materiales que aceleren la transición de la economía mundial hacia un futuro más sostenible.

Cuando examinamos los sectores que más contribuyen a las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, vemos los sospechosos habituales: energía, transporte, agricultura y construcción. Lo que no salta a la vista es el impacto de la producción de materiales en las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Sin embargo, la producción de materiales es posiblemente el mayor contribuyente. La gran pregunta es si podemos hacer algo con respecto a la forma en que producimos los materiales para reducir significativamente su impacto ambiental.

Emisiones mundiales de dióxido de carbono de 1970 a 2022, por sectores (en millones de toneladas métricas de CO2) Image: Statista.com, Sep 2023

El impacto ambiental de los materiales ya no es algo secundario

Desde el principio de la revolución industrial, producimos todos los materiales que necesitamos. El impacto ambiental de esta producción sólo se tenía en cuenta a posteriori. Ahora que comprendemos lo perjudicial que es este planteamiento para nuestro planeta, por fin nos estamos replanteando nuestros métodos.

Por suerte, ahora la tecnología se ha puesto al día y estamos a punto de empezar a beneficiarnos masivamente de una improbable innovación tecnológica de los materiales: el software. Los rápidos avances de la inteligencia artificial (IA) también han repercutido en la forma en que inventamos, probamos y mejoramos los materiales.

Este cambio radical afecta a dos ámbitos fundamentales. Ahora podemos probar nuevos materiales virtualmente (mediante computadores que simulan propiedades físicas o materiales) sin necesidad de probar miles de versiones físicas de cada material en el laboratorio. Este enfoque por sí solo puede acelerar el proceso en varios órdenes de magnitud. La segunda área es también la más prometedora en lo que se refiere al impacto ambiental de los materiales. Podemos modelizar computacionalmente el impacto ambiental de materiales nuevos o mejorados, antes de empezar a producirlos.

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¿Cómo pueden los materiales reducir la huella de carbono mundial?

Hay varias áreas prometedoras en las que se espera que los avances en IA aporten beneficios significativos a los materiales del mañana. Veamos primero el panorama general. La mayoría de los expertos coinciden en que la forma más rápida de descarbonizar la economía mundial es la electrificación.

Los imanes permanentes pueden hacer mucho trabajo pesado

La mayoría de los motores eléctricos (por ejemplo, vehículos eléctricos, turbinas eólicas, etc.) utilizan imanes, ya que son electromagnéticos. La capa adicional de eficiencia y mayor rendimiento de estos motores eléctricos la proporcionan los imanes permanentes. Esta es la razón por la que hemos visto aumentar el interés por los imanes de tierras raras, como los imanes de neodimio. Hemos asistido a un aumento de la demanda y a una oferta insuficiente de imanes permanentes, lo que ha provocado aumentos de precio de alrededor del 100% en los últimos tres años.

Quizá te preguntes cómo puede ayudar la IA a los materiales. Imagina que la IA fuera capaz de inventar materiales con propiedades muy similares a las de los imanes permanentes. ¿Y si estos materiales no necesitaran ser extraídos, sino que pudiéramos fabricar la cantidad que necesitáramos, tan rápido como los necesitáramos? ¿Cuánto más rápido podríamos alcanzar el cero neto global?

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Los imanes son importantes, pero ¿y las luces de bajo consumo?

Hay muchos materiales que pueden mejorarse y cuyo impacto ambiental puede reducirse, más allá de los candidatos obvios como el aluminio, cuyo tamaño de mercado se estima en algo menos de 170 000 millones de dólares y sigue creciendo.

Uno de estos materiales es el terbio. El precio de este material no solo está creciendo rápidamente (más del 200% desde 2020), sino que el tamaño de su mercado supera los 70 000 millones de dólares. En cuanto a su impacto climático, se trata de un material muy contaminante. Cada kilogramo de terbio producido genera unos 300 kilogramos de CO2. El terbio se utiliza en múltiples ámbitos, especialmente en bombillas de bajo consumo y fibra óptica, etc.

¿Hay alguna desventaja en utilizar materiales sostenibles?

Nos encontramos en una encrucijada: la humanidad afectará a su futuro de forma dramática si no cambiamos nuestra forma de actuar. Es innegable que el cambio climático está afectando a múltiples ámbitos de nuestra vida cotidiana y que estos cambios relacionados con el clima se están acelerando. No sólo el calentamiento global empeora cada año, sino que también asistimos a un notable empeoramiento de las catástrofes naturales. Los incendios forestales se están intensificando (alrededor del 30% de todos los bosques que ha perdido el planeta en los últimos 20 años se han perdido debido a incendios forestales), los huracanes son cada vez más fuertes y corremos el riesgo de llegar a una fase en la que estos cambios climáticos sean irreversibles si no actuamos con rapidez.

Hay un riesgo al que nos enfrentamos en este aspecto y es no actuar con la suficiente rapidez.

¿Y ahora qué?

Existen multitud de aplicaciones en las que la IA de materiales puede ayudarnos a inventar materiales que aceleren la transición de la economía mundial hacia un futuro más sostenible, utilizando materiales más eficaces y, por su diseño, respetuosos con el medio ambiente. Gracias a estos avances de la IA, podemos comprobar el impacto ambiental de dichos materiales incluso antes de empezar a producirlos. Este impacto es de tal importancia que ni siquiera podríamos soñar sin la IA.

Image: Climate Watch, the World Resources Institute (2020)

¿Existen realmente empresas con tecnología capaz de inventar materiales tan avanzados hoy en día? La respuesta corta es sí. Hay empresas, como Materials Nexus, que han logrado resultados prometedores en la mejora y el descubrimiento de materiales avanzados. También estamos viendo cómo gigantes tecnológicos como Microsoft (con su Azure Quantum Elements) se mueven rápidamente en este espacio. Lo que ahora tenemos que hacer es acelerar el uso de estas tecnologías antes de que el cambio climático sea irreversible.

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