El investigador genuino es como una esponja que absorbe conocimiento
Juan Carda, un virtuoso entregado a la cerámica
Juan Bautista Carda Castelló es uno de los investigadores universitarios que mejor conoce la industria cerámica española. Nacido en Vila-real en 1958, es Catedrático de Química Inorgánica de la Universitat Jaume I y asimismo Director del grupo de investigación de química del estado sólido en el departamento de química inorgánica
y orgánica y de la Cátedra de innovación cerámica ‘Ciutat de Vila-real’. Además, cuenta con la Insignia de Oro de la Asociación Española de Técnicos Cerámicos.
- ¿Qué valores deben caracterizar a un investigador?
Sobre las características de un investigador utilizo las palabras del profesor Dr. Antonio García Verduch, profesor de investigación en el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC y una referencia científica en el mundo de la cerámica, lamentablemente desaparecido hace ya algunos años. Él indicaba que el investigador genuino tiene que tener la mente abierta a todo lo desconocido. Es como una esponja que absorbe conocimiento. Y que lo irradia a través de los faros, él lo decía de una manera muy poética: a través de los faros de la inteligencia, de tal manera que es también una luz que debe iluminar a la sociedad, pero a su vez, no debe ser un ser fosforescente que se ilumina para sí mismo.
- ¿Y qué atractivo ofrece al investigador en concreto el material cerámico?
Si particularizamos en las cerámicas, el atractivo para mí es que son materiales constituidos con un sistema muy heterogéneo, multicomponente. Son materiales que en su estructura más íntima son imperfectos, pero esa imperfección, como siempre digo a mis estudiantes, no es un defecto, sino una virtud. Gracias a ellas podemos los investigadores modularlas y conseguir obtener propiedades muy diversas, increíblemente diversas, con ellos.
A veces hablan de la cerámica de un modo peyorativo, y yo digo “no conocen el mundo de la cerámica, no se conoce toda la ciencia y la tecnología que conlleva su desarrollo”. Me atraía que a partir de un material tan heterogéneo como son las arcillas que extraemos de la propia naturaleza, el reto tecnológico, es conseguir homogeneizar dicha heterogeneidad tan grande que presentan estos materiales. Este es el mayor reto tecnológico del sector, donde estamos invirtiendo una barbaridad de esfuerzos y por lo tanto de dinero, en costes energéticos para conseguir homogeneizarlas.
Para ello se utiliza la denominada vía húmeda para la molturación seguida de los procesos de secado a través de la atomización (el secado rápido y granulación) para que, finalmente, sinterizar estos materiales a temperaturas altas. Todo ello comporta un proceso tecnológico acompañado de un fuerte gasto energético, consumo de materias primas naturales y de recursos hídricos, etc., y todo para al final llegar a una formulación, una composición única, donde queden “domesticas” todas las propiedades requeridas. Y de ahí, obtener las propiedades de interés requeridas.
- ¿Y cómo se genera valor añadido a partir de esas propiedades?
Sirva para ello este ejemplo, la alúmina es un mineral muy utilizado en la industria cerámica, conocido como corindón, donde forma parte de la formulación de los esmaltes. Si ahora hago un poco de ingeniería molecular con dicho material y le sustituyo unos pocos átomos de aluminio por unos pocos átomos de cromo, cambian completamente las propiedades de dicho material. ¿Y qué tenemos? Pues el rubí. Esto ocurre también en la naturaleza donde se alcanzan a veces condiciones de presión y temperatura extraordinariamente altas.
Ahí ya no manejas toneladas como ocurre en la industria cerámica, con el corindón que hemos mencionado. El valor añadido ahí es muy alto, hemos obtenido un producto más tecnológico, que lo podemos utilizar para confeccionar un láser, para aplicaciones en telecomunicaciones o para joyería y solamente se ha cambiado unos átomos en la citada estructura del corindón. Pues esos son los materiales cerámicos. Es decir, con un pequeño diseño de cambio composicional diversifico completamente sus propiedades y su valor añadido cambia. A esto es lo que he denominado Ingeniería Molecular, y es lo que hacemos muchos investigadores en estos campos de la ciencia.
- En la actualidad, ¿Cómo valora la transferencia de conocimiento a las empresas? ¿Estamos en una condición óptima o hay muchas cosas todavía que mejorar en ese campo?
Todavía hoy en día las empresas tienen unos retos muy importantes y que pueden resumirse en la sostenibilidad, que cubren las ODS. Entre otros, la industria tiene que ir convergiendo, a lo que es el punto 9 de las ODS, que es la resiliencia, que la industria sea más compatible… y también la transformación digital. Nos encontramos en retos tan importantes como la transición energética, un reto extraordinariamente importante que se enfrenta la industria hoy en día, por lo que habíamos hablado al principio: el sector cerámico consume mucha energía en sus procesos y la energía es una clave muy importante para la viabilidad económica y tecnológica. Por lo tanto, hay que compatibilizar todo esto de alguna forma.
Para hacer frente a todos estos retos se hace muy necesaria la transferencia del conocimiento no solamente desde la Universidad hacia la industria, si no también entre las propias industrias. La incorporación de jóvenes mejor formados, junto con la digitalización de la información, posibilitan esta transferencia, entre otras circunstancias.
- Pero la actitud mayoritaria de las empresas respecto al tema de la innovación ha cambiado. Todo el mundo tiene claro que o participa en este tema o se queda muy atrás y muy rápido, ¿No?
Esto ya se ha visto en la transformación que tuvo lugar durante la primera década del presente milenio, cuando aparece la tecnología digital en el diseño cerámico. Esa revolución en la que en principio nadie creía y que de repente -¡boom!- ha sido una válvula de escape del sector anticipándose a la transformación digital que reivindicamos tanto hoy en día. Esta innovación ha sido un salto cualitativo muy importante de innovación para el sector cerámico ¿A dónde nos dirigimos? Pues nos dirigimos a que se optimicen recursos.
Estamos viendo todas las crisis y conflictos que se producen por conseguir las materias primas y sus costes. Hoy ya nadie discute el precio de una determinada materia prima. Lo que quieren es que se les suministre. Y se estudia nuevos procesos que impliquen un ahorro de recursos naturales, por lo tanto, el concepto de economía circular es muy importante e interesante.
Los desarrollos que estamos llevando a cabo a través de mi grupo de investigación se dirigen hacia estas ideas, precisamente porque pertenezco al Comité de Economía Circular de la Agencia Valenciana de Innovación, por ello, creo que tenemos que empujar la investigación en el desarrollo de nuevos materiales, pero bajo ese concepto, reciclando y reconvirtiendo otra vez dichos materiales.
Por otra parte, también hemos estudiado procesos químicos que signifiquen menores costes energéticos junto con la posibilidad de eliminar los agentes fundentes (mineralizadores), altamente contaminantes, dichos procesos se denominan procesos sol-gel, cuya reacción química se da en condiciones más suaves, menos energéticas, pero a su vez, hay que intentar compatibilizar los costes. Porque en este tipo de reacciones, el coste de las materias primas es mayor, más caro, a pesar de que ahora se están equilibrando por los conflictos internacionales que se están produciendo, pero la otra cuestión era la energética. Así, en el grupo de investigación, estamos trabajando con la tecnología láser -a pesar de que se conoce desde el siglo pasado- y otros sistemas más innovadores para el sector.
Para ello, hemos formado lo que se conoce como una Unidad Asociada con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) a través del Instituto de Ciencia de los Materiales de Aragón, con el profesor Dr. Germán de la Fuente, que es una referencia en el campo de los materiales y de la tecnología láser. Y ahí estamos investigando para que se pueda implantar esta tecnología en el proceso productivo cerámico, combinándola con la radiación infrarroja que es la que se lleva a cabo en un horno eléctrico.
La idea es la siguiente: en el proceso de fabricación de las baldosas cerámicas hay dos etapas: una de baja temperatura, que es donde tiene lugar todas las transformaciones, entre ellas la descomposición de los materiales, la reorganización del sistema, etc. (y si me atreviera a poner una barrera sería por debajo de los 1.000 grados) y otra etapa que es donde ocurre la sinterización del material, que ocurre generalmente, por encima de los 1.000 grados. Pues bueno, el láser es una tecnología que emite bajas emisiones de CO2 -ya sabemos lo que nos cuesta la factura que estamos pagando industrialmente por emisiones- además es un proceso ultra rápido, que llega a temperaturas extraordinariamente altas, temperaturas que llamamos de plasma.
Es decir, fácilmente llega a los 2.000 grados o más. Entonces podemos combinar una radiación infrarroja, donde hacemos esa transformación de baja temperatura, con un consumo energético menor, y eso puede ser a través de energía eléctrica, que se puede generar por energía fotovoltaica o por la energía verde del hidrógeno, aunque hay que matizar que el hidrógeno no tiene color.
- Bueno, ya sabemos qué pasa cuando se pone una etiqueta.
Pero como todo lo etiquetamos en esta vida, digamos hidrógeno verde, por darle un contexto más ecológico. Así pues, podemos desarrollar esa temperatura en la primera etapa del proceso cerámico comentada. La segunda etapa, la que se requiere temperaturas más altas, se realiza muy rápidamente, como un flas con el láser, el único inconveniente es que la radiación láser penetra poco en el cuerpo cerámico, pierde potencia con la profundidad. En resumen, podemos sintetizar por una parte la parte del soporte con radiación infrarroja y la superior, donde ocurre la fusión del esmalte, se realiza con el láser, con lo cual el ahorro energético es muy grande. Es una idea que estamos experimentando en la misma. Se puede preguntar qué ocurre con el choque térmico que ocurre al aplicar la radiación láser. Pero si pones en estado plástico el material (en la primera etapa comentada con la radiación infrarroja), el choque térmico ya no existe, ya que las tensiones se relajan. El material aguanta perfectamente, se han realizado también experimentos con el vidrio tratado con un láser y éste no estalla si lo calentamos previamente.
De todo ello, surgen ideas de participación con la industria, realizando la transferencia del conocimiento comentada anteriormente, inculcando ideas de emprendedurismo entre los miembros del equipo de investigación, mediante la creación de empresas de base tecnológica (spin off y startups), de las que no hemos hablado, pero que hemos tenido varias experiencias sobre ello. Mi preocupación siempre ha sido la salida profesional de los jóvenes investigadores que formamos.
Antes se ha comentado el esfuerzo para la creación y consolidación de un grupo de investigación, el de Química del Estado Sólido, a través del cual se ha podido realizar la dirección de más de veintitantas tesis doctorales, muchos trabajos de final de grado, trabajos de final de máster. También la estancia de jóvenes investigadores de otros centros y Universidades extranjeras de las que colaboramos y que han venido a formarse aquí con nosotros. Bueno, pues mi idea es que la Universidad no sea endogámica, es decir, yo me lo cocino, yo me lo como, es decir, el personal que formamos se queda en la propia Universidad y no desembarca a la industria, con toda la capacidad que han podido desarrollar durante esta etapa de formación con nosotros o con otros centros universitarios.
Mi idea desde entonces ha sido profesionalizar a esta gente para que vaya al sector y cuando yo me reúna con ellos, en los distintos proyectos de investigación que podamos establecer con la industria cerámica, nos podamos entender, que el lenguaje sea entendible. Y también impulsar el espíritu de innovación y de creatividad constante en estos jóvenes investigadores que formamos, al fin y al cabo, un espíritu también de emprendimiento.
- Cuando hablamos de nuevos materiales: ¿Entran también en esa ecuación algunos de los que más se está hablando, como el grafeno, por ejemplo?
El grafeno es un material extremadamente interesante. La dificultad más grande está en que es un material complicado en su obtención. Se trata de capas de carbono extraordinariamente delgadas, a escala nanométrica. Al estar constituido por carbono, al calentarlo, en cuanto huele el oxígeno ya sabemos lo que pasa: carbón más oxígeno, CO2… y desaparece en forma de gas. En el grupo de investigación lo hemos sintetizado, siendo una línea de trabajo en la que estamos todavía en plena investigación, por sus interesantes aplicaciones.
Otra línea de interés que estamos trabajando en colaboración con grupos de investigación de Barcelona, como el IREC, la Universitat de Barcelona y la Universitat Politècnica de Catalunya, en el sentido de funcionalizar las baldosas cerámicas para que sean fotovoltaicas. ¿Por qué? Porque la cerámica tiene la ventaja respecto a un vidrio o a otro componente -polímero o metal- de que la podemos integrar perfectamente en la arquitectura del edificio. La tecnología fotovoltaica que estamos utilizando, es la de segunda generación, en base de capas de calcogenuros, donde se proyecta dicha capa sobre la superficie de la baldosa, donde se requiere unas determinadas características técnicas, de resistencia y conductora. Estas prestaciones nos las puede ofrecer el grafeno y ahí estamos trabajando. El problema es, como te digo, el ensamblaje y la compatibilidad.
- ¿Cómo valora la labor de ATC a lo largo de estas décadas?
Como decía, importantísima, yo creo que ellos fueron pioneros para dar ese salto de apertura del sector y ponerse hoy en día en la vanguardia del mismo, hoy la ATC es una referencia importante. Ha evolucionado en todos estos años, pasando de tener una actividad puramente social, muy importante, como un club de amigos con un interés común, la cerámica, que se reunían una vez al año técnicos, comerciales, empresarios, etc, cualquiera que tuviera interés por el sector cerámico y se organizaba una cena para que, sin abandonar el aspecto cultural y de convivencia, se iban desarrollando unas jornadas formativas, etc. Dependiendo de la política que cada presidente impulsaba.
Creo que fue un hecho importante adquirir una sede propia, cuando en plena época de crisis se compró el edificio donde están ubicados actualmente y así poder tener un centro de referencia donde se reúnen y se organizan cursos y seminarios, de una manera altamente profesionalizada.
Otro aspecto importante fue la primera vez que se organizaron unas jornadas técnicas, conjuntamente con la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio en Castellón, en el año 1992, justo el año cuando se crea la Universitat Jaume I, siendo entonces presidente de la ATC, don Jorge Bakali y secretario general de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio el Dr. Jesús María Rincón. Fue un hecho histórico porque se presentaba la recién creada UJI. Hay un libro que recoge las ponencias desarrolladas, editado por la editorial Faenza Editrice Ibérica de Castellón, donde también participó el ITC, o figuras internacionales, como el profesor F.P.Glasser, gran experto en cerámicas y cementos de la Universidad de Aberdeen, en Escocia (R.U.).
Posteriormente, don Jorge Bakali pasó a ser vicepresidente y presidente de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, estrechándose así lazos de colaboración, como fueron la organización de jornadas técnicas y congresos de la Sociedad y la ATC, como fue la celebración del 40 Congreso de la SECV en Onda.
Yo creo que cada presidente ha sabido darle una impronta, un impulso y siempre “in crescendo”, siempre en crecimiento. Entonces, ‘chapeau’.
- Finalmente, ¿Cuál sería su valoración general del estado actual de la investigación aplicada a la industria cerámica aquí en España? ¿Y en relación con el contexto internacional, cuál es nuestra posición relativa? ¿Podemos hacer todavía más para mejorarla?
Los retos, como decía, se nos imponen tanto por la alta competitividad que tiene el sector cerámico, porque sabes que estamos en unas exportaciones brutales de más del 70-80% de sus productos que van a la exportación a mercados internacionales, por lo que en el mercado libre te tienes que pelear a ‘pecho descubierto’. Tenemos que ir a una fuerte competitividad económica, pero sin renunciar a liderar lo que nos ha costado ir construyendo poco a poco, y es tener una marca propia. Queramos o no, nos ha sombreado muchas veces la marca italiana, pero la marca española también ha ido imponiéndose y estamos catalogados como una marca de calidad y de diseño, esa marca no se debe perder nunca.
La cerámica española es una marca de vanguardia, que aunque hoy en día en un mundo tan globalizado en que vivimos, a través de la digitalización el diseño se internacionaliza, pero seguimos manteniendo también una originalidad ahí. Por lo tanto, esa renuncia de esos estándares no la tenemos que hacer. Hay que estar ahí. Y la investigación nos puede proporcionar esas herramientas. ¿Cómo? Pues hay que seguir diseñando nuevas aplicaciones en la cerámica. Es lo que se denomina seguir buscando nuevas funcionalidades a través de la investigación y el desarrollo de todas las capacidades que nos ofrecen estos materiales.
Como decía, se pueden diseñar unas cerámicas más grandes, con muy poco grosor, pero altamente resistente y más tenaces. Es decir que además de recubrir suelos y paredes, como antiguamente se recubría el baño y cocinas y ya está, compitiendo con otros recubrimientos como el terrazo, o era no sé qué…para poco a poco ir ganando otros espacios, hasta exteriores. Hoy en día ya podemos revestir incluso muebles y techos con la cerámica, donde podemos hacerla más resistente y flexible (más tenaz) a través de la introducción de las fibras como el grafeno que habíamos comentado anteriormente u otras fibras, y obtenemos materiales más técnicos, materiales compuestos, incluso, y así podemos revestir formas curvas, etc. pues con todo ello, le damos mayores usos a la cerámica.
Aquello que te comentaba antes, si hacemos por ejemplo una cerámica más cálida, los países nórdicos apostarán más por la cerámica y menos por el parqué y otros revestimientos, ya que presenta mejores cualidades, como más higiénica, más resistente, no es inflamable, se integra arquitectónicamente y tiene excelentes diseños. Y esas ventajas, como el ser un producto altamente higiénico se deben de poner en valor ante pandemias como las que hemos sufrido. Darle características de funcionalidad bactericida o bacterioestática, etc. A todas esas funcionalidades no hay que renunciar. Los grandes retos que se plantea hoy en día el sector cerámico, hacen muy necesaria la investigación, junto con la compatibilidad de precios de mercados, porque si te vas allá de precios, sabes que te has quedado también en fuera de juego: hay que buscar ese equilibrio.
