CETIM somos coordinadores científicos del proyecto en el que investigaremos diferentes tecnologías mecánicas, químicas y biotecnológicas para la búsqueda y tratamiento de nanomateriales, basados en lignina y celulosa, que serán aplicables en diversos elementos de las celdas electroquímicas para mejorar sus propiedades funcionales, ambientales y económicas.

Con el crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos y los objetivos marcados por Europa de descarbonización y sostenibilidad, el descubrimiento de nuevos materiales con alto rendimiento para el sector del almacenamiento energético es ya un reto ineludible. Por ello, la nanotecnología y la biotecnología son dos campos estratégicos que pueden aportar grandes ventajas en la búsqueda de nuevos materiales. Si a esto le sumamos la acción de las nuevas tecnologías, como la Inteligencia Artificial, lograremos descubrir y optimizar nuevos materiales, interfaces y celdas de una forma más rápida.

Bajo esta premisa nace el proyecto NanomatIA, en el que estamos investigando y desarrollando nuevos nanomateriales impulsados a través de la Inteligencia Artificial y la biotecnología industrial. El objetivo: construir una arquitectura específica de agentes de IA para descubrir y predecir de forma automatizada nuevos materiales avanzados para nuevas configuraciones en recetas electroquímicas para los componentes principales de una celda (ánodo, cátodo y electrolito). Los protagonistas de esta iniciativa son los nanomateriales obtenidos por procesos convencionales y biotecnológicos, por sus propiedades únicas, que permitirán alcanzar celdas con funcionalidades avanzadas, sostenibles y con un menor impacto económico.

NanomatIA: Las claves

El aspecto clave e innovador de NanomatIA es que aglutina tres disciplinas:

1) Desarrollo de nuevos materiales avanzados como micro y nano silicio, nanofibras de carbono, micro y nano celulosa y lignina, óxidos metálicos nanoestructurados y electrolitos obtenidos con nanotecnología. Todos ellos, permiten mejorar la sostenibilidad de los procesos de fabricación y modificación, así como obtener mejores respuestas electroquímicas en sus aplicaciones.

2) La aplicación de la biotecnología para la obtención y modificación de micro y nano celulosa y lignina. Así, logramos procesos más sostenibles y libres de tóxicos, mejoramos la especificidad enzimática y maximizamos la eficiencia de los procesos.

3) Creación de un marco de aprendizaje por refuerzo, integrando varias técnicas para crear agentes IA capaces de descubrir y predecir de forma automatizada nuevos materiales avanzados para nuevas configuraciones en recetas electroquímicas.

NanomatIA: Las entidades detrás de la iniciativa

Las entidades de la agrupación abarcan toda la cadena de valor para la I+D de nuevos nanomateriales, impulsados a través de la Inteligencia Artificial y la biotecnología industrial, y su aplicación para el almacenamiento energético.

En CETIM somos coordinadores científicos de la iniciativa y responsables de diferentes tecnologías mecánicas, químicas y biotecnológicas para la búsqueda y tratamiento de nanomateriales, basados en lignina y celulosa, que aplicaremos en diversos elementos de las celdas electroquímicas. A su vez, estamos llevando a cabo el testeo electroquímico de los materiales optimizados a lo largo del proyecto.

En el último año, en nuestro Centro Tecnológico hemos avanzado en las estrategias de obtención de nanopartículas de celulosa, con especial relevancia en los procesos biotecnológicos a través del diseño y evaluación de oligonucleótidos para identificar enzimas lignocelulósicas destinadas a su obtención. De igual modo, gracias a procesos químicos, hemos logrado alcanzar altas tasas de reutilización de medios de reacción, incrementando así la sostenibilidad, con excelentes propiedades en términos de tamaño de partículas o estabilidad. Al mismo tiempo, hemos valorizado lignina mediante el desarrollo de micro y nanopartículas, a través de la comparativa de diversas técnicas mecánicas y métodos químicos, aumentando el control de tamaño y morfología. Con estos procesos tecnológicos, estamos abriendo nuevas posibilidades funcionales para estos materiales y su incorporación en sistemas electroquímicos junto con el resto de materiales del consorcio NanomatIA, del que forman parte:

• Leitat, participa en el desarrollo de nanoestructuras de óxidos metálicos y de nanofibras poliméricas, y en las recetas electroquímicas de slurries anódicos basados en Silicio, slurries catódicos y electrolitos.
• Lurederra, se centra en el desarrollo de nanoestructuras de óxidos metálicos, en el desarrollo de recetas electroquímicas de slurries anódicos y de slurries catódicos.
• Universidade da Coruña, a través del grupo de investigación EXPRELA participa desarrollando enzimas a la carta para los procesos de obtención de micro y nano fibras de celulosa y lignina.

 

En cuanto a la agrupación empresarial, está liderada por HI Iberia, empresa especializada en el desarrollo de soluciones de software, que está creando para NanomatIA una arquitectura de módulos eficaz para el diseño inverso de nanopartículas basado en IA, así como su validación. Completan este grupo:

• Ferroglobe, compañía con importantes descubrimientos de nuevos procesos de purificación de silicio, es la encargada de producir micro y nano Silicio para el proyecto, así como desarrollar slurries anódicos basados en este material.
• Rimsa, PYME innovadora especializada en desarrollar materias primas y materiales de alto valor añadido. Participa en NanomatIA a través de la creación de nanoestructuras de óxidos metálicos, en las recetas electroquímicas de slurries anódicos y catódicos, respectivamente.
• ENSO, empresa de base tecnológica cuya actividad gira en torno a la I+D de nuevos procesos, tecnologías, productos y servicios que permitan reducir su impacto ambiental. Su actividad en el proyecto se centra en el desarrollo de electrolitos.

 

En los próximos meses, desde CETIM seguiremos trabajando en NanomatIA a través de la investigación de procesos de obtención biotecnológica de nanocelulosa basados en enzimas, en el estudio de la estabilidad y el secado de las nanopartículas de lignina, así como en la profundización de las estrategias de modificación química en acuerdo con las necesidades específicas para las aplicaciones finales. De igual modo, continuaremos con la evaluación electroquímica de los diferentes materiales en sinergia con todo el consorcio para alcanzar los objetivos del proyecto.

NanomatIA: Nuevos nanomateriales impulsados a través de la inteligencia artificial y la biotecnología industrial (PLEC2023-010301) ha sido financiado por parte del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación (MCIU /AEI /10.13039/501100011033) y forma parte de una actuación coordinada en el marco de la iniciativa Transmisiones, con la agrupación de empresas que recibe la financiación del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI).