Nanotecnología de grafeno para el patrimonio

Son las señas de identidad de un pueblo; testigos silenciosos de las idas y venidas de sus habitantes. El patrimonio es un tesoro que hay que cuidar, pero también educar, sensibilizar y difundir, ya que es la única manera de salvaguardarlo. Y es que son joyas que aportan relevancia social y construyen un valor de uso y disfrute de la comunidad. Por este motivo, un grupo de investigadores dirigido por María Fernández Raga trabaja en el proyecto Graphenantium para encontrar un tratamiento efectivo frente al debilitamiento y pérdida de material pétreo. También diseñan una herramienta que priorice las actuaciones en función de exposiciones, vulnerabilidad, localización, dificultad y coste económico. 

Son conscientes de que para solucionar estos dos problemas que ponía encima de la mesa la empresa Decolesa se requiere un acercamiento multidisciplinar que sólo podrá afrontarse bajo un equipo de profesionales de distintos ámbitos que sean capaces de comprender su magnitud desde su área de especialización, pero que a la vez esté abierto a escuchar y entender las problemáticas de otros campos. Por eso han conformado un grupo de investigación formado por miembros de la Universidad de León, del CSIC y de la Universidad de Valladolid, que está compuesto por licenciados en Ciencias Ambientales, en Química, ingenieros de minas, geólogos, ingenieros de estructuras, arquitectos, una especialista en análisis matemático y expertos en restauración.

Algunos de los investigadores tienen experiencia en la lucha contra la erosión. De hecho, se encontraban desarrollando un nuevo sistema de protección de la roca caliza contra el agua y ya habían creado un producto y una metodología de aplicación que había demostrado su eficacia en la protección sobre rocas calizas. Por este motivo, dos miembros del equipo investigador tienen una patente internacional sobre un recubrimiento protector asequible, transparente, limpio, ecológico, antifúngico, antibacteriano, y que aumenta la resistencia de las rocas calizas frente a los impactos crecientes del cambio climático. Sin embargo, según informa la directora del proyecto, este trabajo exigía perfeccionar la técnica, y por eso se hacía necesario contactar con más investigadores especializados en geología y ensayos normalizados sobre piedras. 

Para hacer frente al segundo reto que solicitaba desarrollar una solución tecnológica, pensaron en basar la propuesta en herramientas de información geográfica (GIS) alimentadas de los datos conocidos de los monumentos a proteger. «Este instrumento tecnológico tratará de seguir profundizando, de la mano de la empresa, en el diseño de una metodología integral que permita la gestión más efectiva de los recursos dedicados a la protección de nuestro patrimonio pétreo. La gestión pasa por prever el tratamiento más efectivo para aquellos edificios de valor patrimonial, contando para ello con expertos que trabajan en la actualidad en restauración, pero también llama a poder determinar la eficacia y el coste asociado al mismo, de modo que se generen herramientas que se puedan ofrecer a las administraciones públicas para poder priorizar las acciones a realizar y garantizar su seguimiento», detalla. 

El plan de trabajo previsto incluye, por tanto, una serie de experiencias de simulación de lluvia en las instalaciones de la Universidad de León, que asemejen distintos escenarios de precipitación natural que se produciría en la localización concreta del edificio a proteger, simulando tanto en condiciones de atmósferas limpias como en atmósferas contaminadas de concentraciones similares a las de la localidad en cuestión. De igual forma, añade, estos datos alimentarán la otra herramienta GIS innovadora, con bases de datos automáticas completas, que incluyen datos meteorológicos, geológicos, de posición, y que pretende detectar coincidencias y establecer patrones de deterioro.

«Consideramos que la colaboración empresa-universidad es esencial, puesto que permite potenciar las sinergias entre la investigación y la práctica profesional, validando un tratamiento innovador dotado de protección intelectual que ya se ha demostrado efectivo en pruebas de laboratorio en piedra semejante a la de obras reales, además de dar una ventaja competitiva a la empresa que forma parte de esta alianza, por contar con un grupo de innovación multidisciplinar especializado formado por 11 doctores».

De este modo, se generan dos herramientas ventajosas. Por un lado, la puesta en marcha de sistemas de ensayo en laboratorio con anterioridad a las intervenciones que permitan determinar la más apropiada a realizar, prever los resultados y asegurar con más garantías el éxito de estas. El conocimiento acumulado de los miembros de la alianza y las bases de datos ayudarán, en su opinión, a describir la validación técnica de las pruebas realizadas en condiciones de laboratorio que se asemejen a las sufridas por las construcciones reales.

Por otro lado, esta nueva unión universidad-empresa podría contribuir en el desarrollo de una herramienta de gestión que se ofrecería a los organismos gestores de patrimonio para poder optimizar los trabajos y las obras de restauración, como un instrumento transversal y colaborativo que ponga la atención en la conservación de las construcciones más importantes de piedra de la Comunidad, haga un mapeado y una evaluación a través de sistemas de información geográfica, levantamientos, entre otros. 

No hay que olvidar, tal y como recuerda María Fernández Raga, que Castilla y León es la región europea con más bienes monumentales declarados Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO, y este proyecto serviría para «poner en valor esta riqueza y poder proteger su rico y nutrido patrimonio cultural». Pero, además, ayudaría a desarrollar un sistema pionero de ahorro de los recursos empleados en la protección de dichos monumentos que serviría para mejorar su gestión, para coordinar empresas y sus trabajos, para ajustar las inversiones en la conservación del patrimonio, así como un aprovechamiento de materias primas renovables, como solución consistente al previsible daño que sufrirá el patrimonio ante el cambio climático, incide la directora de este proyecto, galardonado con el primer premio del certamen Desafío Universidad-Empresa 2020. 

La propuesta se basa en el recubrimiento de la caliza con derivados del carbón y del grafeno. «La aplicación es sencilla, la concentración óptima se debería estudiar para cada caso y cabe destacar que es un producto reversible, aunque a más largo plazo que los tratamientos actuales, lo que supone tratamientos cada más tiempo, con el consecuente ahorro. Es un protector asequible, estable, transparente, limpio, antifúngico, antibacteriano, y que aumenta la resistencia de las rocas calizas frente a los impactos crecientes del cambio climático», argumenta para, a renglón seguido, agregar que hasta ahora lo que se conoce es que la duración de la protección supera los 20 años, lo que supone ya una ventaja con respecto a los tratamientos actuales porque exige un menor número de actuaciones. 

La idea surgió en 2017, en el seno de un proyecto que se denomina CELERA, que selecciona cada año a los 10 jóvenes con más talento de España, de las disciplinas más variadas y les da una formación gratuita de tres años. Fernández Raga tuvo la suerte de que la seleccionaran. Escuchando una charla del doctor José Miguel González, que ahora trabaja en el CSIC, se quedó absorta pensando sobre las bondades del grafeno. «Yo estaba muy preocupada por el estado de conservación de los monumentos, en particular, por la Catedral de León, a la cual a pesar de los ingentes esfuerzos en recursos que se hace cada año, desde 2006 a 2010 se han invertido 4,6 millones de euros en la estabilización y lucha contra los problemas de su roca caliza, y medio millón en 2019, siempre la vemos llena de andamios y con el continuo desgaste de sus relieves». 

Razones que la impulsaron a acercarse a José Miguel y comentarle si creía que, de una alianza entre sus experiencias, podría salir un producto funcional contra este problema. Y así comenzaron a evaluar recubrimientos posibles derivados del grafeno a un precio adecuado. Más tarde consiguieron la ayuda de la convocatoria de prototipos de Fgulem y de la Universidad de León para comprar muestras y pagar los primeros ensayos. Y tras el éxito de las primeras pruebas, se continuó perfeccionando, y gracias a la ayuda de alumnos y otros profesores que se han ido uniendo al proyecto, así como de la Universidad de León y el CSIC, han conseguido la patente y siguen avanzando. Ahora mismo están esperando la resolución de una convocatoria nacional.