La décima edición aniversario del Informe de las 10 principales tecnologías emergentes presenta nuevas tecnologías que podrían tener un impacto en el mundo en los próximos tres a cinco años.
Los expertos convocados por el Foro Económico Mundial y Scientific American destacan avances tecnológicos que podrían revolucionar la agricultura, la salud y el espacio.
Los cultivos autofertilizantes, la fabricación de medicamentos bajo demanda, los diagnósticos mediante el análisis del aliento y las casas impresas en 3D figuran entre las tecnologías de la lista.
En la COP26, los países se comprometieron a adoptar nuevos y ambiciosos objetivos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero durante esta década. Cumplir estas promesas dependerá del desarrollo y la expansión de las tecnologías verdes.
Dos de esas tecnologías —la producción de amoníaco «verde» y los cultivos modificados para producir su propio fertilizante—, ambas destinadas a hacer más sostenible la agricultura, figuran en la lista de tecnologías emergentes de este año.
Las 10 principales tecnologías emergentes
Desde sensores del aliento capaces de diagnosticar enfermedades hasta la carga inalámbrica de dispositivos de bajo consumo, la lista de las principales tecnologías emergentes de este año está repleta de avances inspiradores relacionados con el medio ambiente, la salud, las infraestructuras y la conectividad. Los expertos redujeron decenas de candidaturas a un grupo selecto de novedades con potencial para alterar el statu quo e impulsar avances reales.
Estas son las 10 principales tecnologías emergentes de 2021:
Avanza la descarbonización
Un siglo después de que los científicos propusieran que el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre haría que esta retuviera el calor y provocara el calentamiento del planeta, está en marcha un esfuerzo mundial para impulsar la descarbonización en todos los aspectos de la vida cotidiana. Gobiernos e industrias han asumido compromisos fundamentales para reducir las emisiones de carbono.
Cumplir esos compromisos exigirá, en los próximos tres a cinco años, innovación sin precedentes y llevar a escala industrial tecnologías incipientes como el almacenamiento masivo de energía, las fuentes químicas con bajas o nulas emisiones de carbono, la revitalización del transporte ferroviario, la captura de carbono, la agricultura con bajas emisiones de carbono, los vehículos y las fuentes de energía sin emisiones, así como un sistema acordado de seguimiento del cumplimiento a escala mundial.
Cultivos que producen su propio fertilizante
Hoy en día, el mundo utiliza más de 110 millones de toneladas de fertilizante nitrogenado para aumentar la producción de cultivos cada año. ¿Y si los cultivos pudieran captar nitrógeno por sí mismos y «fijarlo» en forma de amoníaco, como hacen las legumbres, por ejemplo, la soja y los frijoles? Como una de las principales tecnologías emergentes, los investigadores buscan ahora inducir a otros cultivos, como el maíz y otros cereales, a autofertilizarse también.
En un enfoque, los investigadores trabajan para imitar la comunicación molecular simbiótica entre las legumbres y las bacterias con el fin de crear nódulos en las raíces, las fábricas naturales de fertilizante de las legumbres. En otro, se enseña a las bacterias del suelo que suelen colonizar las raíces de los cereales (pero normalmente no forman nódulos) a producir nitrogenasa, un componente clave que convierte el nitrógeno atmosférico en amoníaco compatible con las plantas.
Diagnosticar enfermedades con una exhalación
Pronto, para los pacientes, hacerse una prueba para detectar enfermedades podría ser tan sencillo como exhalar. Los nuevos sensores del aliento pueden diagnosticar enfermedades al medir las concentraciones de más de 800 compuestos presentes en el aliento humano. Por ejemplo, una cantidad elevada de acetona en el aliento indica diabetes mellitus. Los sensores detectan cambios en la resistencia eléctrica cuando los compuestos del aliento pasan sobre un semiconductor de óxido metálico. Luego, unos algoritmos analizan los datos de los sensores.
Aunque esta tecnología emergente necesita perfeccionarse antes de generalizarse, en un estudio realizado en marzo de 2020 en Wuhan, China, los sensores alcanzaron una notable precisión del 95 % para detectar la COVID-19 y una sensibilidad del 100 % para diferenciar a los pacientes.
Fabricación de productos farmacéuticos bajo demanda
Hoy en día, los medicamentos suelen fabricarse en grandes lotes, mediante un proceso de varias etapas cuyos distintos componentes se producen en lugares de todo el mundo. Completar el proceso puede llevar meses e implica cientos de toneladas de materiales, lo que plantea ciertos desafíos para mantener la uniformidad y garantizar un suministro fiable. Los avances en microfluídica y en la fabricación de medicamentos bajo demanda permiten ahora producir según se necesiten algunos productos farmacéuticos de uso común, un número pequeño pero creciente.
El proceso, también llamado fabricación de flujo continuo, transporta los ingredientes por tubos hasta pequeñas cámaras de reacción. Los medicamentos pueden fabricarse en máquinas portátiles en lugares remotos o en hospitales de campaña, con dosis adaptadas a cada paciente. Un desafío pendiente es reducir el elevado coste de esta tecnología emergente.
Energía de señales inalámbricas
El Internet de las cosas (IdC) está compuesto por miles de millones de dispositivos electrónicos que aprovechan la conexión a Internet para alguna de sus funciones. Mantener cargados los sensores del IdC, a menudo dispositivos de consumo ultrabajo que transmiten datos esenciales para la vida cotidiana, supone un desafío, ya que las baterías tienen una vida útil limitada y, una vez instalados, los dispositivos pueden encontrarse en entornos que impidan el contacto físico.
Con la llegada de la tecnología 5G, que ahora proporciona señales inalámbricas con potencia suficiente, una pequeña antena dentro de los sensores del IdC puede «captar» energía de esas señales. Desde hace tiempo se utiliza un precursor de esta tecnología emergente en las «etiquetas» automatizadas que funcionan con señales de radio emitidas cuando los conductores pasan por estaciones de peaje.
Diseñar una vida más larga y saludable
La proporción de la población mundial de 60 años o más casi se duplicará, del 12 % al 22 %, entre 2015 y 2050, según prevé la Organización Mundial de la Salud. El envejecimiento está asociado a dolencias agudas y crónicas, como el cáncer, la diabetes tipo 2, la demencia y las enfermedades cardíacas.
Los investigadores han logrado una comprensión inicial de los mecanismos moleculares del envejecimiento, que podría ayudarnos a vivir más tiempo y también con mejor salud. Mediante tecnologías ómicas (que, por ejemplo, pueden cuantificar simultáneamente toda la actividad génica o la concentración de todas las proteínas de una célula) y conocimientos de la epigenética, los investigadores pueden identificar marcadores biológicos que predicen con gran precisión las enfermedades y ofrecen objetivos para terapias preventivas.
El amoníaco se vuelve verde
Para alimentar al mundo, los cultivos suelen necesitar fertilizantes producidos a partir de amoníaco, y en grandes cantidades. La síntesis de amoníaco para fertilizantes requiere un método de gran consumo energético llamado proceso Haber-Bosch, que exige un suministro enorme de hidrógeno. Hoy en día, gran parte del hidrógeno se produce mediante electrólisis, que separa las moléculas de agua con electricidad, o mediante el craqueo de hidrocarburos a altas temperaturas. La energía necesaria para llevar a cabo ambos métodos provoca actualmente la emisión de enormes cantidades de gases de efecto invernadero.
A medida que las fuentes de energía renovable se generalizan, se está produciendo una variante «verde» del hidrógeno sin emitir gases de efecto invernadero. Además de eliminar el exceso de carbono atmosférico, el hidrógeno verde no contiene los productos químicos contaminantes que, de otro modo, se incorporarían al utilizar combustibles fósiles como fuente. Esa pureza permite una catálisis más eficiente para favorecer la producción de amoníaco.
Dispositivos inalámbricos para medir biomarcadores
A nadie le gustan las agujas. Sin embargo, muchas afecciones agudas y crónicas comunes requieren extracciones de sangre frecuentes, grandes o pequeñas, para controlar biomarcadores importantes a la hora de seguir la evolución de los tratamientos contra el cáncer, la diabetes y otras afecciones. Los avances en comunicaciones inalámbricas de bajo consumo y en nuevas técnicas de detección química que emplean sondas ópticas y electrónicas permiten monitorizar de forma continua y no invasiva información médica fundamental.
Más de 100 empresas han implementado o están desarrollando dispositivos inalámbricos para detectar biomarcadores en una amplia variedad de aplicaciones, con especial atención a la diabetes dada su prevalencia mundial. La conectividad inalámbrica permite disponer de los datos al instante para que, si es necesario, un profesional médico en una ubicación remota pueda intervenir.
Casas impresas con materiales locales
La fabricación de viviendas con impresoras 3D de gran escala ya se está utilizando de forma limitada en Estados Unidos y otros países desarrollados. En el mundo en desarrollo, donde la falta de infraestructuras dificulta el transporte de materiales, demostraciones recientes con impresoras 3D dan un gran paso adelante al emplear materiales de origen local —arcilla, arena y fibras locales— para imprimir estructuras, lo que elimina cerca del 95 % de los materiales que habría que transportar hasta la obra.
Esta tecnología emergente podría proporcionar refugios resistentes en regiones remotas, donde la necesidad de vivienda es apremiante y no existen redes de transporte viables. El resultado podría transformar la situación de países que, con frecuencia, quedan rezagados.
El espacio conecta el mundo
Los sensores del Internet de las cosas (IdC) pueden registrar y comunicar información vital sobre el clima, las condiciones del suelo, los niveles de humedad, la salud de los cultivos, las actividades sociales y muchos otros conjuntos de datos valiosos. Gracias a la reciente aparición de innumerables microsatélites de bajo coste en órbita terrestre baja, capaces de captar esos datos en todo el mundo y descargarlos en instalaciones centrales para su procesamiento, el IdC permitirá alcanzar niveles de comprensión mundial sin precedentes, incluidos los de regiones en desarrollo antes inaccesibles y carentes de infraestructura de Internet tradicional.
Persisten desafíos como los enlaces seguros de datos de bajo consumo y la corta vida útil de los satélites en órbita terrestre baja, pero los avances constantes hacen prever un despliegue mundial en los próximos tres a cinco años.
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