Las 'materias primas críticas' son cruciales para muchas industrias europeas, pero son vulnerables a la escasez y la interrupción del suministro. Como tal, es fundamental que Europa desarrolle estrategias para satisfacer la demanda de materias primas. Una de esas estrategias es encontrar métodos o sustancias que puedan reemplazar las materias primas que utilizamos actualmente. Teniendo esto en cuenta, cuatro proyectos de la UE que trabajan sobre la sustitución en catálisis, La electrónica y la fotónica presentaron su trabajo en el Tercer Taller de Red de Innovación sobre sustitución de Materias Primas Críticas organizado por el proyecto CRM_INNONET en Bruselas a principios de este mes.

NOVACAM

NOVACAM, un proyecto coordinado Japón-UE, tiene como objetivo desarrollar catalizadores utilizando elementos no críticos diseñados para desbloquear el potencial de la biomasa en una fuente viable de energía y materia prima química.

El proyecto utiliza un enfoque de 'catalizador por diseño' para el desarrollo de catalizadores de próxima generación (catalizadores inorgánicos a nanoescala), como explicó el coordinador del proyecto NOVACAM, el Prof. Emiel Hensen de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos. Lanzado en septiembre de 2013, el proyecto está desarrollando catalizadores que incorporan metales no críticos para catalizar la conversión de lignocelulosa en materias primas químicas industriales y biocombustibles. La primera parte del proyecto ha sido desarrollar la química principal, mientras que la segunda parte es demostrar la prueba del proceso. El profesor Hensen predice que quizás solo dos de los tres conceptos sobrevivirán a esta fase.

El proyecto ya ha logrado avances significativos en la conversión de glucosa y etanol, según el profesor Hensen, y ha producido algunas publicaciones científicas importantes. El consorcio está trabajando con un consejo asesor industrial integrado por Shell en la UE y Nippon Shokubai en Japón.

FREECATS

El proyecto FREECATS, presentado por el coordinador del proyecto, el profesor Magnus Rønning de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, ha estado trabajando durante los últimos tres años para desarrollar nuevos catalizadores libres de metales. Estos serían en forma de nanomateriales a granel o en estructuras organizadas jerárquicamente, las cuales serían capaces de reemplazar los catalizadores tradicionales basados ​​en metales nobles en transformaciones catalíticas de importancia estratégica.

El profesor Magnus Rønning explicó que la aplicación de los nuevos materiales podría eliminar la necesidad del uso de metales del grupo del platino (PGM) y metales de tierras raras; en ambos casos, Europa depende mucho de otros países para estos materiales. A lo largo de su investigación, FREECATS se centró en tres áreas en particular:pilas de combustible, la producción de olefinas ligeras y la depuración de agua y aguas residuales.

Trabajando para reemplazar el platino en las celdas de combustible, el proyecto apoya el objetivo de la UE de reemplazar el motor de combustión interna para 2050. Sin embargo, como señaló el profesor Rønning, mientras que el platino se ha optimizado para su uso durante varias décadas, los materiales que está utilizando FREECATS son nuevos y, por lo tanto, vienen con los nuevos desafíos que está abordando el proyecto.

HARFIR

Prof. Atsufumi Hirohata de la Universidad de York en el Reino Unido, coordinador del proyecto HARFIR, describió cómo el proyecto tiene como objetivo descubrir una aleación antiferromagnética que no contiene el iridio, un metal raro. El iridio se utiliza cada vez más en numerosos dispositivos de almacenamiento electrónicos giratorios, incluyendo cabezas de lectura en unidades de disco duro. El suministro mundial depende del mineral de platino que proviene principalmente de Sudáfrica. La situación es mucho peor que la de otros elementos de tierras raras, ya que el precio se ha disparado en los últimos años. según el Prof. Hirohata.

El equipo HARFIR, dividido entre Europa y Japón, tiene como objetivo reemplazar las aleaciones de iridio por aleaciones de Heusler. El equipo de la UE, dirigido por el Prof. Hirohata, ha estado trabajando en la preparación de películas delgadas policristalinas y epitaxiales de aleaciones de Heusler, con el diseño de materiales liderado por cálculos teóricos. El equipo japonés, dirigido por el profesor Koki Takanashi en la Universidad de Tohoku, mientras tanto está trabajando en la preparación de películas delgadas epitaxiales, mediciones de propiedades fundamentales y caracterización estructural / magnética mediante haces de rayos X de neutrones y sincrotrones.

Uno de los mayores desafíos ha sido que las aleaciones de Heusler tienen una estructura atómica relativamente complicada. En cuanto al trabajo de HARFIR, si hay algún desorden atómico en el borde de los dispositivos nanopilares, las propiedades magnéticas necesarias se pierden. El equipo está explorando soluciones a este desafío.

IRENA

El profesor de la Universidad Esko Kauppinen Aalto de Finlandia cerró la primera sesión de la mañana con su presentación del proyecto IRENA. Lanzado en septiembre de 2013, el proyecto se extenderá hasta mediados de 2017 trabajando con el objetivo de desarrollar materiales de alto rendimiento, películas delgadas de nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) específicamente metálicas y semiconductoras para eliminar por completo el uso de metales críticos en dispositivos electrónicos. El objetivo final es reemplazar el indio en películas conductoras transparentes, e indio y galio como semiconductor en transistores de efecto de campo de película delgada (TFT).

El equipo de IRENA está desarrollando una alternativa flexible, transparente y estirable para que pueda satisfacer las demandas de la electrónica del futuro, incluida la posibilidad de imprimir productos electrónicos.

IRENA involucra a tres socios de Europa y tres de Japón. El equipo tiene experiencia en síntesis de nanotubos, fabricación de películas delgadas y fabricación de dispositivos flexibles, modelado del crecimiento de nanotubos y procesos de transporte de carga de película delgada, y el proyecto se ha beneficiado de intercambios de miembros del equipo entre instituciones. Uno de los logros clave hasta el momento es que el proyecto ha logrado utilizar una película delgada de nanotubos por primera vez como capa de bloqueo del electrodo y del orificio en una célula solar orgánica.