Objetivo IBM: Descubrir nuevos materiales para garantizar un futuro sostenible

Descubrir nuevos materiales con propiedades específicas es una tarea que suele llevar unos 10 años de media, además de un coste aparejado de 10 millones de dólares como mínimo y que puede llegar hasta los 100 millones.

IBM quiere reducir tanto el periodo de descubrimiento como el coste en un 90 %, para así contribuir de forma decisiva a los retos de desarrollo sostenible de la ONU.

Para ello propone aplicar avances tecnológicos como la inteligencia artificial, la computación cuántica y el acceso a laboratorios automatizados a través de la nube pública, cuya convergencia ayudará a reducir la complejidad del trabajo con elementos químicos. “Hay más combinaciones posibles que átomos en el universo”, explican desde el Gigante Azul. “Y, además, las propiedades finales de un material no dependen únicamente de qué están hechos sino también de los procesos utilizados en su producción y en última instancia de su estructura”.

De la transformación del CO2 a la lucha contra nuevos virus

IBM se concentrará en cinco áreas con ayuda de la tecnología para contribuir a un futuro sostenible en sólo cinco años.

La primera es transformar las emisiones dañinas en energía utilizable, buscando soluciones de captura de CO2 ante el uso de fuentes que queman combustibles fósiles.

IBM está creando una plataforma cloud sobre métodos de captura que incluye una clasificación con los mejores materiales para separar CO2. Su esperanza es que los científicos acaben definiendo las propiedades necesarias para las moléculas en ese proceso de captura y separación, utilizándolas como bloques que construyen membranas de polímeros más eficaces, algo que deberían facilitar los algoritmos de inteligencia artificial

IBM también quiere desarrollar materiales que aprovechen el dióxido de carbono como materia prima para monómeros y polímeros.

En segundo lugar, fomentará la fabricación de fertilizantes menos intensivos en el uso energético para seguir alimentando a un mundo cada vez más poblado. Su ingrediente principal será el nitrógeno para limitar las emisiones nocivas.

En estos momentos, convertir nitrógeno en nitratos para la agricultura supone quemar el equivalente a una tonelada de combustible fósil por tonelada de fertilizante. IBM busca replicar la capacidad que tiene la propia naturaleza para convertir el nitrógeno del suelo en fertilizante rico en nitratos, reduciendo el impacto final. La idea es que un ordenador cuántico simule los procesos de fijación catalítica de nitrógeno y los investigadores acaben trabajando con moléculas que demanden poca energía.

También se repensarán las baterías y la forma de acumular energía renovable (solar, eólica e hidroeléctrica), ya que se calcula que ahora mismo el mundo sólo es capaz de almacenar un 3 % de la electricidad producida.

Un paso necesario en este sentido es producir nuevos materiales que permitan baterías más seguras. Ya se están creando prototipos de iones de litio con bajo contenido en cobalto y electrolitos líquidos o sólidos no inflamables. IBM cree que la inteligencia artificial y la computación cuántica permitirán seguir mejorando, entre otras cosas en la predicción de candidatos moleculares correctos. De hecho, la compañía americana ya ha desarrollado un modelo sin cobalto ni níquel basado en un cátodo con base de yodo. Las alternativas de litio y azufre deberían ser más económicas y duraderas.

En cuarto lugar, IBM apuesta por crear componentes de computación más sostenibles para conseguir dispositivos más limpios y, como consecuencia, un planeta mejor cuidado. En este caso habría que producir rápidamente materiales sostenibles tanto a nivel de semiconductores como para dispositivos electrónico en general, ayudando a otros fabricantes a construir sus propios productos. Aquí hay que tener en cuenta que hay materiales presentes en los productos y otros que se usan únicamente durante la fabricación.

La solución pasa por acelerar el descubrimiento y analizar información sobre productos químicos y materiales fotorresistentes de patentes y literatura pública, además de aprovechar, una vez más, la inteligencia artificial para llegar a nuevos compuestos.

Por último, está el objetivo de futuro saludable o, al menos, un futuro más preparado para afrontar la amenaza de los virus. Esta necesidad se ha hecho evidente con la pandemia de coronavirus.

Antes de que un fármaco salga a la venta puede pasar una década de procesos varios, incluyendo sintetizar moléculas y desarrollar el candidato final, con miles de millones invertidos por el camino. Con nuevos materiales se podría acelerar la generación de tratamientos.

En el caso de la COVID-19, IBM propone identificar terapias a partir de medicamentos existentes. A esta reutilización se le añade el uso de inteligencia artificial, analítica y datos para la aceleración de los ensayos clínicos.