EHUpodcast 5: Erlantz Lizundia

Posible al da mugikorraren bateria bat lorategian lurperatu eta konpost bihurtzea? Edo zerrautsa erabiltzea itsasoko mikroplastikoak harrapatzeko? Atal honetan, Erlantz Lizundia EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako irakasle eta Life Cycle Thinking Group taldeko ikertzaile nagusiarekin hitz egin dugu material berrien iraultzari buruz.

Gaurko atalean:

1. Bateria konpostagarriak: Zinka, zelulosa eta algak erabiliz garatutako prototipo kargagarriak.
2. Mikroplastikoen aurkako borroka: Zerrautsa erabiliz uretatik plastikoak ezabatzeko teknologia.
3. Upcycling: Hondakinei jatorrizkoak baino balio eta propietate hobeak emateko gakoak.
4. Biomimetika: Kamaleoietan inspiratutako sentsoreak eta natura inspirazio-iturri gisa.

###

CASTELLANO| EHUpodcast 5: Erlantz Lizundia

Título: Baterías compostables y la naturaleza como laboratorio

¿Es posible enterrar la batería de un móvil en el jardín y que se convierta en abono? ¿O usar serrín para atrapar microplásticos del mar? En este episodio charlamos con Erlantz Lizundia, profesor de la Escuela de Ingeniería de Bilbao e investigador principal del Life Cycle Thinking Group, sobre la revolución de los materiales sostenibles.

En este episodio hablamos de:

1. Baterías compostables: Prototipos recargables desarrollados con zinc, celulosa y algas.
2. Guerra al microplástico: Tecnología para eliminar plásticos del agua mediante el uso de serrín.
3. Upcycling: Cómo dar a los residuos un valor y unas propiedades superiores a las originales.
4. Biomimética: Sensores inspirados en camaleones y la observación de la naturaleza como guía científica.

###

ENGLISH | EHUpodcast 5: Erlantz Lizundia

Title: Compostable batteries and nature as a laboratory

Is it possible to bury a phone battery in your garden and turn it into compost? Or to use sawdust to trap microplastics in the ocean? In this episode, we talk with Erlantz Lizundia, professor at the Bilbao School of Engineering and lead researcher of the Life Cycle Thinking Group, about the revolution of sustainable materials.

Highlights of this episode:

1. Compostable batteries: Rechargeable prototypes developed using zinc, cellulose, and algae.
2. Fighting microplastics: Innovative technology to remove plastics from water using sawdust.
3. Upcycling: The keys to giving waste higher value and better properties than the original material.
4. Biomimetics: Sensors inspired by chameleons and how nature serves as the ultimate scientific inspiration.

Tania: Gaurkoan, Erlantz Lizundia gurekin dugu. Kaixo, zer moduz Erlantz?

Erlantz Lizundia: Oso ondo, eskerrik asko.

Tania: Beno, hasiko gara. Ti-ta batean. Urtero milioika telefono mugikor botatzen dira, eta horietako bateria asko birziklatze zirkuituetatik kanpo bukatzen dute, ingurumenerako material toxikoak askatuz. Zuen ikerketa taldea, Zuricheko Eskola Politekniko Federalarekin eta Hegoaldeko Gales Berriko unibertsitatearekin batera, material naturalez egindako bateria konpostagarri bat garatu duzue. Benetan hau horrela da? errepikatuko dut. Material naturalez egindako bateria konpostagarria. Hau posible da?

Erlantz Lizundia: Bai, posiblea da. Badaude beste adibide batzuk bateria konpostagarriak egin dituztenak, beste materialetan oinarrituak. Baina agian lan honen abantaila edo aurrerapena da bateria hori hainbat aldiz kargatu daitekeela. Azkenean, nahiko erraza edo posible da behin bakarrik kargatu daitekeen bateria bat eratzea eta zentzu baterako edo horrelako zeozer erabiltzea. Baina zailtasun handiena daukagu, azkenean, telefono mugikor batean ditugun eskakizunak betetzea. Horrek baditu eskakizun tekniko edo elektrokimiko oso zehatzak eta altuak. Askotan kargatu behar da, deskargatu behar da. Karga horietan ez dugu efizientzia galdu behar, eta hori da zaila. Ze, azkenean, guk eratu nahi badugu bateria bat konpostagarria dena, ez degradakorrak diren, ez biodegradakorrak diren materialak, ezin ditugu erabili. Material toxikoak ezin ditugu erabili. Orain gure aukera oso mugatua da. Orduan saiatu behar gara hor jatorri naturaleko materialak erabiltzen topatzen eta beraien gauza bereziak esplotatzen. Orduan, hori da pixka bat zaila.

Tania: Orduan, bateria honekin telefono mugikor bat betetzerik badugu? Indar nahikoa izanen luke momentu honetan edo etorkizunean? Hori posible izan daiteke? Erlantz Lizundia: Bai, azkenean oinarritu gara zink bateria batean. Litiozko bateriak dira normalean topatu ahal ditugunak. Horiek ez ditugu erabili. Ze gehienetan elektrolito organikoak erabiltzen dituzte. Orduan, zink horietako bateria batean erabili dezakegu. Horretan oinarritu gaitezke eta erabili dugu. Zelulosa arboletatik topatua. Gauza alga gorrietatik topatzen duguna. Polidopamina da, polimero natural bat, elektrokimikoki aktiboa dena, eta karbonoa eta horiek nahastuz eta espezifiko batean lortu izan dugu. Baditu desabantailak ere, noski. Azkenean, honek gure bateria handiagoa izan beharko luke, tamaina, pisua eta bolumena. Ze, azkenean ez dauka energia-dentsitatea handia, litiozko bateria bat bezalakoa.

Tania: Bueno, baina ez dakit. Pixka bat kontzeptua aldatzea izanen litzateke, baina, esate baterako, kotxe batean txertatzeko? Ez dakit horretan pentsatu duzuen.

Erlantz Lizundia: Beste kasu honetan zentratu gara, batez ere potentzia gutxiko-txikiko baterietan, printzipioz ingurunean galduko direnak. Galdu esan nahi dut. Adibidez, erloju batean edo mugikor batean daudenak badakigu bukatzen dutela itsasotan, hondartzan, basoan. Baina, printzipioz, kotxe baten bateria oso handia da, 500 kilo inguru eduki dezake, eta hori, ba, igual diseinatu beharko litzateke birziklagarria izateko. Ze, azken finean, bateria hori ez da galduko, ezta ingurunean-edo- eta gestionatu ahal izango da?

Tania: Bai, ni esaten ari nintzen, igual telefonoa kotxean txertatuta, beste bateria batean ez dakit.

Erlantz Lizundia: Halako batean halako zerbait bururatu, bai. Azkenean ideia ona da pixka bat bidea zabaltzea edo pixka bat paradigma hori aldatzea erakustea posiblea dela. Guk, adibidez, laborategi mailan egin dugu lan. Gero beste bat etorri beharko litzateke eta hori inplementatu. Guk ez daukagu kapazitaterik hori eskalatzeko.

Tania: Bateria konpostagarri horretan zelulosa bezalako materialak agertzen dira. Polimero natural horiek, hau da, zuraren zelulosa edo krustazeoen eta onddoen kitina konstante bat dira zure ikerketan. Zergatik material hauek eta zergatik uste duzu giltzarri izan daitezkeela etorkizunean?

Erlantz Lizundia: Material jatorri naturaleko polimero hauek abantaila asko dituzte. Tradizionalki erabili izan dira eskakizun askoetako aplikazioetan. Ez dakit, papera idazteko egunero erabili izaten dena. Ontzigintzan adibidez, kartoizko kutxak egiteko horrelako gauzak, baina guk nahi dugu pixka bat bultzatu eta moldaketa fisiko-kimiko batzuk aplikatu, nahiko erraza edo sinpleak, eskakizun handia ez dutenak, eta beraien propietateak aldatu. Gero era industrialean fabrikatu eta lortu bateriatan edo zentzuetan edo ez dakit ba, ura purifikatzeko sistemetan horrelako gauzetan inplementatu. Material hauek berriztagarriak dira, era gehienetan, era lokalean lortu ahal ditugu. Ba ez dakit ba. Basotik edo berez, animalietatik latxa ardia ikusten dugu, ezta? Oraintxe berrietan nahiko dago edo, adibidez, kitina, krustazeoen eskoletatik edo algetatik, edo gauza asko leku askotatik topatu ahal ditugu, eta badituzte oso propietate bereziak, batez ere urarekiko interakzioa. Horrekin asko jolastu daiteke.

Tania: Esaten duzunean urarekiko interakzioan hor sakontzen al duzu? Pixkatxo bat irudikatzeko?

Erlantz Lizundia: Adibidez, gelak egin ahal ditugu, adibidez pardelak. Ez da umeen pardeletarako erabiltzen da, baina hori. Mekanismo horiek erabili ahal ditugu ere baterietan elektrolitoak egiteko, esan dugun moduan, edo interakzio supermolekularrak edo materialen arteko interakzioak aldatzeko. Oraintxe bagaude lanean ere, ura ebaporatzeko sistema egiten, baina pasiboki. Azkenean, ura geletan dagoen eta uraren propietate termodinamikoak aldatu ahal dituzu. Eta, adibidez, ura azkarrago ebaporatu dezakegu, adibidez litioa ateratzeko edo. Bueno, oso bereziak dira, askotan ikusi izan dira. Azkenean, paper bat badugu eta bustitzen da, eta esaten dugu txarto, ze jada apurtzen da. Baina horrekin nahiko jolastu daiteke.

Tania: Life Cycle Thinking Groupen. Materialen ingurumen inpaktua ebaluatzeari ere arreta handia jartzen diozue, bizi-zikloaren analisiaren bitartez. Duela gutxi lan bat argitaratu duzue Advanced Material aldizkarian, litiozko baterietan erabiltzen diren elektrolitoen ingurumen inpaktuak aztertzeko. Gero eta auto elektriko gehiago dugu. Ni neu pentsatzen ari naiz. Igual badela garaia gure auto zahar zaharra aldatzeko eta akasu elektrikoa erosteko. Ikerketa honek horri begira egiten duzue, ezta?

Erlantz Lizundia: Bai, hori da. Azkenean, lan honetan guk ez dugu material berritik garatu edo elektrolitorik edo zerbait, baina bai, saiatu gara kuantifikatzen zeintzuk diren bere ingurugiro aztarna. Azkenean, material naturalak dira, baina horrek ez du esan nahi zuzenean, ba, beraien aztarna txikiagoa izango denik. Batzuetan, beraien prozesaketa ere bada nahiko zaila, eta baliabide asko erabiltzen dira, bai material aldetik bai energia aldetik. Hortaz, saiatu gara bizi-zikloaren analisia erabiliz edo Life Cycle Assessment, kuantifikatzen zein den beraien aztarna, eta ikusi dugu jatorri naturaleko material batzuen aztarna petrolioetan oinarritutako material batzuen aztarna baino handiagoa dela. Orduan, ez dugu esan nahi zuzenean ez dago erlazio hori. Printzipioz aukerak baditugu, baina kontuz eduki behar dugu. Eta hau dago. Azkenean, munduan ditugun bederatzi muga planetarioetatik zazpi haustu egin dira. Horrek esan nahi du, ba gaude eremu arriskutsu batean sartzen gizartea. Orduan, guk daukagun aztarna txikitzen saiatu beharko ginateke.

Tania: Zera. Polimeroak aipatu dituzu lehen, eta petrolioa. Oker ez banaiz. Polimeroak askotan petroliotik ateratzen dira, eta petrolioa naturala da. Ahazten zaigu petrolioa natural-naturala dela. Guk guztiok bezala, polimeroak leku eta gauza askotan topatzen ahal ditugu. Adibidez, hemen mahai gainean dugun ur botila hau polimeroekin egina dago, edo nik daramadan txaketa hau ere bai. Gehienbat polimeroekin egina dagoela uste dut, baina zer demontre dira? Uste dut beste batean Jon Mattin Matxainek ere azaldu zigula zerbait, baina errepikatu iezaiguzu pixka bat polimeroen inguruan, ea behingoz gogoan gordetzen dugun, zer demontre diren.

Erlantz Lizundia: Ez dakit. Definizio asko daude, baina niri hitzaren oinarria ikustea gustatzen zait. Polimero dator grekotik, poli asko, mero unitatea. Orduan da askotan errepikatzen den unitate bat. Pentsa dezakegu adreilu bat daukagula, eta hori da egitura kimiko bat. Eta orduan, adreilu asko jarri ahal ditugu bata bestearen atzean espageti moduko bat egiten. Eta hori da polimero bat. Azkenean da makromolekula bat, edo molekula oso luzea, eta zatitxoak errepikakorrak dira. Eta zelakoak diren, zatitxo horiek zenbat aldiz errepikatzen diren, zelan errepikatzen diren. Horren arabera edukiko ditugu propietate desberdinak, termikoak, mekanikoak, optikoak, eta hori dela eta, nire ustez, oso bersatilak dira, aukera asko ematen dituzte ia-ia nahi ditugun erara diseinatzeko. Horren badaude, noski, tradizionalki petroliotik lortu izan dira edo bueno, tradizionalki XX. mendean esango nuke, eta oraintxe badago indar asko edo ikerketa asko jatorri naturaletako mero horietatik lortzen edo zuzenean jatorri naturaleko polimerak erabiltzen zelulosa baditugu gure biosferan. Orduan, gure ikerketa da jadanik naturan ditugun polimeroak erabiltzea.

Tania: Beraz, azken hamarkadetan erabiltzen ditugun objektu asko ontziak, tresna elektronikoak, haurren jostailuak, autoen piezak petroliotik eratorritako material fosilekin egin dira, plastikoarekin adibidez. Zure ikerketetan material kritikoen ordez jatorri naturaleko beste material batzuk aipatzen duzu, orain eta nola erabili aztertzen duzu. Gainera, zure ikerketa eskari handiko produktuak ekoizteko ideiatik edo asmotik abiatzen da. Esan nahi dut. Gauza bat da bat sortzea, behin funtzionatuko duen zerbait asmatzea, baina zuen asmoa da industrialki erabili ahal izatea. Orduan, zuen ikerketa horretara bideratua dago. Oraindik garaiz gaude industrialki aldaketa hori egiteko. Esan nahi dut, industriak badu hori hartzeko ahalmena?

Erlantz Lizundia: Hombre, ba, garaia beti dago. Ez dakit. Pixka bat berandu joan gaitezke. Ikusten ditugu gaur egun ditugun ingurumen arazoak zeintzuk diren. Arazo sozioekonomiko-politikoak ere batzuk horren materialak materialak hartzeko edo ustiatzearekin erlazionatuta daude. Nire ustez, beti da momentu ona aldaketak egiteko. Momentu hoberena igual duela hamar urte izan zen, eta hurrengo momenturik hoberena gaur da. Orduan, aldaketak egin behar dira. Eta bai, industriak ikasi izan du jatorri edo ez-berriztagarriak diren materialak ustiatzen. Arazoa jatorri naturaleko materialak bertan inplementatzeko da. Petrolean oinarritutako materialen prozesaketa, adibidez, oso optimizatua dago. Orduan, hasiera batean, guk jatorri naturaleko materialekin egiten badugu lan edo inplementatzen baditugu, igual desabantailak eduki ahal dituzu gu edo ingurugiro inpaktu handiagoa izan daiteke. Baina hori da, prozesua ez dagoelako hain optimizatua. Pentsatu behar dugu polimeroak 100 urte daramatzate petroleotik ateratzen. Orduan oso zaila da horren kontra konpetitzea. Baina, bai, bai, aukerak, baliabideak eta beharra badago.

Tania: Eta zuk orain apustu egin beharko bazenu, eta esan, hemendik eta 200 urteren buruan erabiliko ditugun polimeroak etorriko dira edo nondik? Zer motatakoak pentsatzen duzu zuk izanen direla funtzionatuko dutena?

Erlantz Lizundia: Ez dakit galdera ona eta zaila, ezta? Ni, adibidez, zura arboldetako materiala oso berezia dela esango nuke. Erabili izan dugu, historian zehar utzi da erabiltzen, eta oraintxe, nire ustez, badago pixka bat grina hori erabiltzearren. Azkenean, material konposatuak, uste dut, jatorri naturaleko materiala konposatzen edo nahasten, hor lortu dezakegu aukera onak eta bai materialak nahasten eta bai bere egitura hierarkikoa edo, adibidez, maila desberdinetan daukaten egitura nanotikasi eta mikro-makro, ba hori aldatzen. Kontuan da nahasketa. Ze, azkenean, oso zaila da gure aplikazioarentzako nahi dugun material bat erabiltzea. Azkenean, nahasketen artean lortu ahal ditugu hori, askotan esaten da, efektu sinergiatikoak, material konposatuak. Hori da, bat gehi bat bi ez dela. Edo hori topatzen da bat gehi bat bi baino gehiago izatea orduan nahasketen artean, nire ustez.

Tania: Eta egurra. Zura aipatzen duzu. Edozein balio du, esate baterako, berdin dio, ezta? Haritza edo eukaliptua?

Erlantz Lizundia: Adibidez, zura oso desberdina da. Badaukagu oso dentsitate desberdina daukagun zura, adibidez, 0,3 kilo litro ingurutik. Eta badaude zur mota batzuk uretan ez dutela flotatzen. Hondora doaz. Orduan, hor baditugu mota asko, oso desberdinak. Adibidez, hor garrantzitsua izan daiteke klima aldaketari, aurre egin nahi badiogu, azkar hasten diren zurekin lan egitea, adibidez, Eukaliptus edo banbu horren aldera, ze azkenean oso azkar hasten dira eta CO2-a azkar hartu dezakete gero. Egia da horietako espezie batzuk agian ur kantitate asko behar dutela. Orduan erantzun bat ematea ez da erraza, eta aspektu asko eduki behar dira kontuan. Bai, bai, jakina, eta gero, toki bakoitzak baita ere behar batzuk. Eta ez dakit lur mota bat.

Tania: Eta XXI. mendeko ingurumen arazo handienetakoa hondakin plastikoak dira. Zure artikulu batean gogoratzen duzu plastikoen bizitza ez dela amaitzen botatzen ditugunean? Ez jauna. Mendeetan zehar irauten dutelako, mikroplastikoak sortzen dituztelako eta ingurumen arazo larriak eragiten dituztelako. Halere, plastikoa material merke eta erresistentea da. Plastikoa plastikoa da, hau da, hamaika itxura, kolore, textura, nik zer dakit, har dezake. Industrialki erabiltzeko super-materiala dela ematen du, ze denek erabiltzen dute. Kontua da gaur egun plastikoa kudeatzeko dugun modua hein handi batean lineala dela esaten duzu, hau da, ekoiztu, erabili eta bota egiten dugulako. Zer eredu proposatzen duzu ingurumen inpaktua minimizatzeko? Eta non sartzen da Upcycling kontzeptua?

Erlantz Lizundia: Bai, ba, azkenean, gaur egungo gizartearen ekonomia ere % 12 zirkularra da, edo horrelakoa da tasa. Horrek esan nahi du, era orokor batean azalduta, erabiltzen ditugun materialen % 12a bakarrik bueltatzen dela berriro erabiltzea izatea. Orduan, saiatu behar gara hartzen bizi-ziklo osoa den perspektiba bat. Hau da, ez, nik erabiliko dut hau ze produktua eta zentratuko naiz zelan fabrikatzen dudan eta zelan erabiltzen dudan. Agian, pentsatu beharko nuke nondik datorren material guzti horiek, nondik datozen, ea zein den beraien garraioa, fabrikazioa zelakoa den, zenbat denbora erabil dezakedan; adibidez, agian hobeagoa izango da mobil bat inpaktu handiagoa duena, baina hiru aldiz denbora luzeagoan erabili ahal dudana eta end of life, esango genukeena, edo biziaren bukaera. Eta hor plastikoek daukate arazo handi bat. Ikusi dugu, batez ere oso biodegradazioaren aurka, oso ondo lan egiten dutelako, ez dira oso sentikorrak plastiko konbentzionalak, honetan. Orduan, aukera bat da materiala aldatzea, biodegradakorrak egitea plastikoak. Baina eredu ekonomikoan ere aldaketa handiak egon daitezke, eta hori ikertzaileok pixka bat gure gainetik dago. Kasu batzuetan, edo materialetan lan egiten dugun ikertzaileongandik: gutxiago erabili, adibidez, supermerkatuetan botilak berriro bueltatzeko sistemak ezarri, berrerabili sistema bat edo ekonomia bat, zentratua edo zerbitzuetan zentrutatutako ekonomia era askotan. Baina hori ez badugu egiten plastikoek, beti helduko da momentu bat hori zabor bihurtuko direla. Orduan, hori erre ordez bertan dagoen energia hartu ahal izateko upcycling bat egin dezakegu, dela birziklapena baino hobeagoa. Plastikoa birziklatzea zaila da, zaila delako beraien propietate berdinak lortzea, jatorrian zeukaten propietate berdinak. Orduan, Upcycling bidez planteatzen da tratamendu mekaniko edo termiko batzuk, orokorrean horiek aplikatuz ematea material berriari propietate hobeagoak jatorrizkoarekin alderatuta. Adibidez, izan daiteke ez dakit pet plastiko botila batetik ateratzea itsasgarri bat, loctiten moduko bat edo halako zeozer garestiagoa dela eta propietate hobeagoak dauzkana. Adibidez, botila batetik ateratzea partikula batzuk floreszenteak direla, ez dakit erabiltzeko telebista batean, adibidez pantaila batean edo horrelako estrategiak. Eta horretan jende asko dago ikertzen.

Tania: Eta ikusiko dugu? Ematen du, zuk aipatu duzu, hor badago.... Ematen du daudela bi erraldoi, ezta? Batzuk nahi dute hori aurreratu, eta ez dakit aurrera eraman egin, baina gero beste erraldoi handi hori, batzutan laranja kolorea daukana, eta ez dut bere izena esan nahi, baina hasten da te, ez eta bukatzen da pez, ez du ematen hori aldatzeko inongo gogorik duenik, ezta?

Erlantz Lizundia: Bai, azkenean zaila da. Horregatik, denon ardura da, ezta? Bada ardura. Ikertzaileok daukagu ardura hori, baina ere, kazetariok ardura handia duzue komunikazioan, politikak ere egiten dituzten ardura asko. Kontsumitzaileok ere, zeintzuk diren gure hautaketak. Orduan, denok daukagu ahalmen zati bat, baina ez da oso handia.

Tania: Hori da. Kontsumitzaileok ze botere handia dugun. Azkenean, hor dugu erosteko aukera, eta gero baita ere erosi dugunarekin zer egiten dugun, zenbat denbora erabiltzen dugun, baina batzutan ez dakigu. Esan nahi dut. Baduzu auto zahar zahar bat, diesela dena eta pila bat kutsatzen duena, 26 urte ditu gureak, eta esaten duzu, jo, ba, erosiko dut elektriko bat, baina ez dakizu zer izanen den okerrago, zein produktu bakoitzaren garapenean nola izorratzen duzu gehiago planeta. Eta hori egiteko, nik zer dakit, bulegoak edo zerbait, aplikazioak egon daitezke, zeinetan sartzen dituzun datuak eta esaten dizuten ba, ikusi ez, oraindik ere mantendu beharko zenuke auto hau beste bost bat urtez edo. Nola ikusten duzu?

Erlantz Lizundia: Bai, ideia ona da. Zaila da erabakia egokia hartzea. Nik ere etxean zeozer, anaria batez ere ontziren bat dudanean, batzutan ez dakit nora bota behar dudan ontzi hori, ezta? Multimaterialak daude, eta ez dakit. Leku batzuetan hasi dira jartzen nora bota behar den edo zer materialekin dagoen eginda. Oraintxe Europan sartuko da pasaporte digitala... ezarri nahi da. Badago legedi berri bat, ekodiseinuko direktiba, eta hori sartuko dute produktuetan jartzeko zein material daukan, nork fabrikatu duen eta horrelako informazioa. Baina, klaro, horrek igual produktu handientzako handia, handia diot, ba, sofa bat edo kotxe bat edo holako zeozer, baina botila bat edo ez dakit...olako gauza txikietan zaila izan daiteke. Edo ilobari erosten diozun jostailu batean ez dakizula oso ongi. Eta, azkenean, kontsumo gizarte batean bizi garenez, hor gabiltza denbora guztian.

Tania: Pixka bat atzera joko dut, eta zuen ikerketaren emaitzetako bat aipatu nahi nuen. Material berri baten garapena izan da, eta entzun belarrietatik, zuratik, egurretik eratorritako biomasa, uretatik mikroplastikoak hartzeko eta ezabatzeko gai dena sortu duzue. Hau irakurtzen ari nintzenean, ez dakit entzun duzun EITBren audiodrama, Holobiontea? Sortzen dela, ez delako munstro bat, ia-ia frankenstein bat, baina naturala. Eta itsasotik dabil. Eta pentsatzen ari nintzen, zer da hau? Zuratik eratorritako biomasa eta uretatik mikroplastikoak hartzen al ditu? Ez dakit zer motatako gailua den hau edo materiala.

Erlantz Lizundia: Azken finean, hemen egin duguna da zerrautsa hartu, zerrautsa zati, erabiltzen ez den zatia. Guk hori, saiatzen gara erabiltzen ez den materiala ustiatzen, horrelako gauzak egiten. Horren zerrautsa hori negatiboki dago kargatuan, normalean, hori modifikatu egin dugu. Horrek mikroplastikoekiko elkarrekintza elektroztatikoak ditu, adibidez, kontrako kargak dituzte. Orduan, sartzen dugunean zerrautsa mikroplastikoak dituen uretan, mikroplastikoak zerrautsaarekin itsasten dira, gutxi gorabehera, eta gero, dentsitatea dela eta bera doaz. Eta gero jaso ahal ditugu, eta gero hori prentsatu dezakegu prentsa konbentzional batean. Azkenean da indarra aplikatzea eta 180 gradu plastikoa urtzeko. Eta xaflak lortu ditugu. Azkenean lortu duguna da xafla normalak, denok ditugunok, formaldeidoan oinarritutako formaldeido urean oinarritutako adhesiboak ditu, eta hori toxikotasun maila bat dauka, eta egin duguna da zaborra erabiliz errautsa mikroplastikoak kentzeko. Eta formaldeido hori formaldeidoaren erabilpena saihestu dugu, hori da eta ekonomikoki badauka itxura ona eta ingurugiroarekiko ere.

Tania: Eta patentea duzue?

Erlantz Lizundia: Patente bat badago garatzen. Hauxe egin da elkarlanean Txinako unibertsitate batekin. Eta bai, patentea badago bidean. Eta gero, zer eginen da xafla horiekin? Adibidez, mahaiak egiteko, edo bere propietate mekanikoak onak dira, ez dira kristolakoak, baina bai mahaiak egiteko eserlekuak, horrelako gauzak. Nork esanen zuen zurak eta plastikoak elkar maite dutela, ezta? Bai, hori da. Kontrako munduak bai. Hor ez dakit maitasun... Romeo eta Julieta.

Erlantz Lizundia: Eta etorkizunean eskala handian aplikatzea pentsatzen duzue? Bai, posible izan daiteke. Azkenean, saiatzen gara erabiltzen ditugun prozedurak sinpleak izaten eta eskalagarriak izaten. Noski. Guk kantitate txikiak egiten ditugu, gramoak. Guretzako 50 100 g badira pisu handiak. Eta hau, industrian egin behar badituzu, tonak eguneko egin behar dituzu. Baina, bueno, erabiltzen ditugun prozedurak oso konbentzionalak dira, merkeak eta bueno, orokorrean, hori da gure helburua.

Tania: Oso polita. Zoragarria izanen litzateke hondartzara joan eta plastikorik ez topatzea, ezta, ezta tabakorik ere. Hori ere bai. Oso ongi egonen litzateke, baina, bueno, eguneroko praktikak eta joerak ere ikertzen dituzue. Esate baterako, elikagaiak ontziratzeari ere bueltak eman dizkiozue. Zure estudio berrienetako batean. Zelulosaz, buztinez eta granada oskolezko estraktu naturalez egindako ontzietarako filmak garatu dituzue. Prozesuaren zein puntutan zaudete material honi dagokionez? Eta filmak? Pentsatzen dut izanen dela produktuak ez dakit nola esan barnean sartzeko, estaltzeko, estaltzeko.

Erlantz Lizundia: Bai, azkenean, hemen oso argi dago zelan da produktuak nahastea edo konposite horiek hedatzea? Azkenean ikusi dugu buztina edo nano-buztin horrek ematen ditu hesi-propietate onak. Ez dira plastikoaren edo filmaren alde batetik bestera oxigenoa eta horrelako gasak ez pasatzen. Ze azkenean pasatzen baldin bada barruan dagoen janaria, azkenean, sartu geratzen da. Gero granada. Sartu dugu ere estraktua, propietate antimikrobialak dituena elementu dituena. Azkenean, kremak ere ikusten ditugu, krema naturalak eta horrelakoak. Zelulosak. Jarri dugu flexikotasun hori malgutasun mekanikoa emateko. Ba, azkenean baditugu, ezagutzen ditugu, badaukagu liburutegi bat materialena, eta esaten dugu: material natural hau edo propietate hauek ditugu. Zer behar dugu? Zein baldintza behar da ontzigintzarako? Ba, honek optikoki transparentea izan behar du. Hauek jada ezin ditut erabili, eta horrela, pixka bat nahasteak egiten ditugu, eta pixka bat beraien arteko kontzentrazioak ere optimizatu behar dira. Baina hori da pixka bat.

Tania: Nire ikuspuntutik, ikaragarrizko itxura ona du honek. Nik akzionista izan nahi dut. Azkenean, ikerketa mailan gauzak errazagoak dira. Ez daukagu hor eskakizun ekonomiko handirik. Gauzak astiro egin ahal ditugu azkenean, industrian, azkar joan behar da, Bai, Baina inork galdetu dizue honen inguruko ezer? Zeu, Bueno, pues, aterako ditut nik gordeta ditudan hor 500 €ak eta ea zeozer egiten ahal dugun.

Erlantz Lizundia: Natura zure inspirazio iturri handienetako bat dela dirudi. Zure lehen ikerketarako batean zelulosatik lotutako karbono nanopartikuluekin lan egin zenuen. Metal jakin batzuen aurrean kolorez aldatzen diren materialak aztertu zenituzten, eta material horiek sentsore gisa erabili dituzue? Ez dakit. Niri pixka bat konplikatua iruditzen zait prozesu hau. Ea ez da erraza. Suge eta kameleoietan inspiratu zarete, Eta zertarako erabiliko dituzue sentsore hauek? Eta esan nahi dut, bai materialak eta baita erabilerak ere dena da oso bitxia.

Erlantz Lizundia: Bai, Azkenean biomimetika da naturan inspiratzea ditugun eskakizun teknikoei irtenbidea emateko. Eta naturan badaude animalia askok beraien kolorea egituratik datorrela, adibidez kamaleoia edo krustazeoak, edo hori irideszentzia deitzen da. Pixka bat kolore distiratsuak dira, ikusten ditugu, eta hori egituratik dator. Hori da, argiak egiturarekin elkarrera egiten du, eta egituraren, adibidez, geruzatan dago. Eta geruzaren espazioaren arabera, distantziaren arabera, ba, uhin longitude desberdinak ateratzen dira, eta hortik kolorea. Orduan, hori ona da, ze kolore hori ez da, adibidez, kamiseta batzuetan badaukagu kamiseta gorri bat asko erabiltzen badugu udan gorri hori azkenean laranja izango da, eta azkenean zuria. Kolorea galtzen du. Ba, kolore estrukturala ez da aldatzen, egitura ez delako aldatzen kasu hauetan. Orduan, nanoselulosak, nanokristalak, badaukate hori egitura supermolekularra da, molekulen gaineko egitura. Ba, elize moduko bat egiten dute, eta hortik kontrolatu ahal dugu zein den geruza horien eta, adibidez, distantzia hori film solido baten badaukagu film hori, adibidez, zapaltzen badugu, distantzia hori txikitzen dugu. Kasu horretan kolorea urdina dantzan joango da gorritik urdina da, adibidez. Badaukagu uretan edo alkoholean sartzen badugu, distantzia hori handitzen da. Eta joango da, aldrebes, ezta? Urdina urdinetik gorrirantza. Horrelako gauzak.

Tania: Ene, asko ikasten ari naiz gaur, oso, bai, kontu bitxi eta interesgarri. Eta bukatzeko, holaxe. Beste batzuetan esaten dut, bueno, hasiko gara bukatzen, baina bai, pixka bat hipnotizatua gelditu naiz. Asmatu ditut, bai, aldi berean oso bisualak dira, ezta? Sortzen dituzuen edo egiten dituzuen ikerketak dira? Ez dakit, beharbada zientzia fikzioarekin, niri asko gustatzen zait zientzia fikzioa, eta iruditzen zait egiten duzuen ikerketa bakoitzarekin nobela bat idazten ahal duzuela eta mundu berri bat.

Erlantz Lizundia: Bai, bueno, azkenean badira, naturan bertan ditugun gauzak dira. Adibidez, arbola batek, sukoia batek, ura darama sustraietatik gora arte 100 m, eta hor ez dago inolako energia elektrikorik. Ur-ponpa naturala da. Adibidez, gauza asko natural daude, eta egin behar duguna da horri arreta jarri, ezta? Esan dugun guztiaren ondoren, badirudi soluzio-irtenbide asko naturari begira laborategian daudela. Zer behar da material iraunkorrak ikerketa zientifikotik gure eguneroko bizitzaren parte izatera pasatzeko?

Erlantz Lizundia: Hori galdera ona eta gauza asko behar dira. Formakuntza ikasleak behar ditugu, Ikasle onak behar ditugu, finantzazioa ere ikerketa bultzatzeko. Enpresekin ere erlazioa gauza horiek inplementatzeko. Askotan, laborategietan guk ez daukagu kapazitaterik hori egiteko. Denborak, batzuetan, epeak luzeak dira. Ikerketa geldoa da. Adibidez, Covidaren bakuna atera zen azkar, baina aldez aurretik bazegoelako ikerketa, denbora luzea egon zelako. Orduan, gizarteak ere eskatu behar ditu aldaketak, eta azkenean, enpresei tiratu aldaketa horiek inplementatzeko. Eta gero, administrazioak ere lan egin behar du finantzazioa ematen, politikak aldatzen edo azkartzen. Gauza asko behar ditugu, ezta?

Tania: Eskerrik asko, Erlantz. 1.000 esker gurera etortzeagatik.

Erlantz Lizundia: Bai, eskerrik asko zuei gonbidapenagatik, eta oso erosoa izan da dena. Eta ondo. Eskerrik asko.

Tania: Bueno, ba, hurrengo hemendik urte baten buruan etortzen zaren berriz ere, eta kontatzen diguzun jada patentea martxan dagoela, mikroplastikorik ez dela gelditzen gure itsasotan, eta dena super-ongi ateratzen zaizuela. Eta entzuleei, ba, eskerrik asko ere bai entzuteagatik. Badakizue zera, Captivate.fm, hemen entzuten ahal gaituzuela. Podcast hau baita ere beste plataforma guztietan dago. Barkatu, eta eskerrik asko. EHUari eta hizkuntza publikoari. 1.000 esker.

Erlantz Lizundia: Hori da eskerrik asko.

###

En los últimos años, el objetivo del grupo Life Cycle Group es sustituir los materiales basados en fuentes fósiles que utilizamos actualmente por materiales biobasados o circulares para envases, baterías o aplicaciones industriales, fomentando modelos de producción y consumo más sostenibles.

Hoy tenemos con nosotros a Erlantz Lizundia. Hola, ¿qué tal, Erlantz?

Muy bien, muchas gracias.

Bueno, empezamos. Cada año se tiran millones de teléfonos móviles y muchas de sus baterías acaban fuera de los circuitos de reciclaje, liberando materiales tóxicos al medio ambiente. Vuestro grupo de investigación, junto con la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y la Universidad de Nueva Gales del Sur, ha desarrollado una batería compostable hecha con materiales naturales. ¿Es realmente así? Lo repito: una batería compostable hecha con materiales naturales. ¿Es posible?

Sí, es posible. Existen otros ejemplos de baterías compostables basadas en otros materiales, pero quizá la ventaja o el avance de este trabajo es que esta batería se puede recargar varias veces. Al final, es relativamente sencillo fabricar una batería de un solo uso para sensores o aplicaciones similares, pero la gran dificultad es cumplir los requisitos que tiene una batería de un teléfono móvil. Estos requisitos técnicos o electroquímicos son muy específicos y exigentes: hay que cargarla y descargarla muchas veces, sin perder eficiencia. Eso es lo complicado. Si queremos fabricar una batería compostable, no podemos usar materiales no degradables o no biodegradables, ni materiales tóxicos. Nuestras opciones son muy limitadas, así que tenemos que buscar materiales de origen natural y explotar sus propiedades especiales, y eso no es sencillo.

Entonces, ¿con esta batería se podría alimentar un teléfono móvil? ¿Tendría suficiente potencia ahora o en el futuro?

Sí. En nuestro caso nos hemos basado en una batería de zinc. Normalmente encontramos baterías de litio, pero no las hemos utilizado porque suelen emplear electrolitos orgánicos. En una batería de zinc podemos usar materiales como la celulosa obtenida de los árboles, compuestos extraídos de algas rojas, o la polidopamina, que es un polímero natural electroquímicamente activo. Mezclando estos materiales con carbono y tratándolos de forma específica, hemos logrado una batería funcional. Por supuesto, también tiene desventajas: la batería tendría que ser más grande, más pesada y con mayor volumen, porque no tiene una densidad energética tan alta como una batería de litio.

Bueno, quizá sería cuestión de cambiar el concepto… por ejemplo, ¿para integrarla en un coche? ¿Lo habéis pensado?

Nos hemos centrado sobre todo en baterías de baja potencia, que en principio pueden perderse en el entorno. Me refiero a las que acaban en el mar, en playas o en el bosque, como las de relojes o móviles. En cambio, la batería de un coche es muy grande, puede pesar hasta 500 kilos, y no se va a perder en el medio ambiente. En ese caso, lo más adecuado sería diseñarla para que sea reciclable y bien gestionada al final de su vida útil.

Yo pensaba más bien en el teléfono integrado en el coche o algo similar…

Sí, en algún momento puede surgir algo así. Al final, la idea es abrir camino y cambiar el paradigma, demostrar que es posible. Nuestro trabajo se ha hecho a nivel de laboratorio. Luego tendría que venir otra etapa de implementación industrial, y nosotros no tenemos capacidad para escalarlo.

En esa batería compostable aparecen materiales como la celulosa. Estos polímeros naturales —la celulosa de la madera o la quitina de crustáceos y hongos— son constantes en tu investigación. ¿Por qué estos materiales y por qué crees que pueden ser clave en el futuro?

Estos polímeros de origen natural tienen muchas ventajas. Tradicionalmente se han utilizado en aplicaciones muy diversas: el papel que usamos a diario, el cartón para envases, etc. Nosotros queremos ir un poco más allá: aplicar modificaciones físico-químicas relativamente sencillas, para cambiar sus propiedades y poder fabricarlos a escala industrial, por ejemplo, para baterías, sensores o sistemas de purificación de agua. Son materiales renovables y, en muchos casos, se pueden obtener localmente: del bosque, de animales, de crustáceos o de algas. Además, tienen propiedades muy especiales, sobre todo en su interacción con el agua, y eso da mucho juego.

Cuando hablas de interacción con el agua, ¿podrías profundizar un poco?

Por ejemplo, podemos fabricar geles, como los que se usan en pañales, y aprovechar esos mecanismos en baterías para fabricar electrolitos, o para modificar interacciones entre materiales. También estamos trabajando en sistemas de evaporación de agua pasivos. En estos geles se puede alterar la termodinámica del agua y hacer que se evapore más rápido, por ejemplo, para extraer litio. Son materiales muy especiales. Normalmente vemos que el papel se moja y se rompe, y pensamos que es algo negativo, pero ahí hay mucho margen para jugar.

En el Life Cycle Thinking Group también prestáis mucha atención a evaluar el impacto ambiental de los materiales mediante análisis de ciclo de vida. Recientemente habéis publicado un trabajo en Advanced Materials sobre el impacto ambiental de los electrolitos usados en baterías de litio. Cada vez hay más coches eléctricos… ¿Este trabajo va en esa dirección?

Sí, eso es. En este trabajo no hemos desarrollado nuevos materiales, sino que hemos cuantificado su huella ambiental. Que un material sea natural no significa automáticamente que tenga un menor impacto. A veces, su procesamiento es complejo y consume muchos recursos y energía. Con el análisis de ciclo de vida hemos visto que algunos materiales de origen natural tienen una huella mayor que otros derivados del petróleo. Hay opciones, pero hay que ser cautos. De los nueve límites planetarios, ya hemos superado siete, lo que indica que estamos entrando en una zona peligrosa. Tenemos que reducir nuestra huella.

Has mencionado los polímeros y el petróleo. Los polímeros suelen proceder del petróleo, que al fin y al cabo también es natural. Los encontramos por todas partes: botellas, ropa… Pero ¿qué son exactamente los polímeros?

Hay muchas definiciones, pero me gusta ir al origen de la palabra: “polímero” viene del griego poli (muchos), y mero (unidad). Es una unidad que se repite muchas veces. Imagina un ladrillo, una estructura química básica, y muchos ladrillos unidos formando una cadena larga, como un espagueti. Eso es un polímero. Es una macromolécula muy larga formada por unidades repetidas. Dependiendo de cómo sean esas unidades y cómo se repitan, tendremos propiedades térmicas, mecánicas u ópticas diferentes. Por eso son tan versátiles. Tradicionalmente se han obtenido del petróleo, sobre todo en el siglo XX, pero ahora hay mucha investigación en polímeros de origen natural, como la celulosa que ya existe en la biosfera. Nuestra investigación se centra en usar esos polímeros que ya están en la naturaleza.

Durante décadas, muchos objetos —envases, dispositivos electrónicos, juguetes, piezas de coche— se han fabricado con plásticos derivados del petróleo. En tus investigaciones propones materiales naturales para sustituir materiales críticos, con la idea de producir a gran escala. ¿Estamos todavía a tiempo de hacer ese cambio industrial?

Siempre es un buen momento para cambiar. Quizá el mejor momento fue hace diez años, y el segundo mejor es hoy. La industria ha aprendido a procesar materiales no renovables de forma muy optimizada. Ahí está la dificultad: los procesos con materiales naturales no están tan optimizados, y al principio pueden tener desventajas o incluso un mayor impacto ambiental. Pero los polímeros derivados del petróleo llevan cien años de desarrollo. Competir con eso es difícil, pero hay recursos, oportunidades y necesidad.

Si tuvieras que hacer una previsión, ¿de dónde vendrán los polímeros que usaremos dentro de 200 años?

Es una buena pregunta y también difícil de responder. Yo diría que la madera es un material muy especial. Se ha usado históricamente, luego se dejó de usar y ahora vuelve a despertar interés. Los materiales compuestos, mezclando materiales de origen natural y jugando con su estructura jerárquica —desde la nanoescala hasta la macro—, ofrecen grandes oportunidades. A menudo, uno más uno no es dos, sino más: aparecen efectos sinérgicos.

¿Y cualquier tipo de madera sirve? ¿Da igual roble que eucalipto?

No, hay grandes diferencias. Hay maderas con densidades muy distintas; algunas incluso se hunden en el agua. Para combatir el cambio climático puede ser interesante trabajar con especies de crecimiento rápido como el eucalipto o el bambú, que capturan CO₂ rápidamente, aunque algunas requieren mucha agua. No hay respuestas simples; hay que considerar muchos factores y las necesidades locales.

Uno de los grandes problemas ambientales del siglo XXI son los residuos plásticos. En uno de tus artículos recuerdas que la vida del plástico no termina cuando lo tiramos: dura siglos, genera microplásticos y causa graves problemas ambientales. Pero es un material barato y resistente, casi un “supermaterial”. Dices que el modelo actual es lineal: producir, usar y tirar. ¿Qué modelo propones para minimizar el impacto ambiental? ¿Y dónde entra en juego el concepto de upcycling?

Hoy en día, aproximadamente sólo el 12% de la economía global es circular. Es decir, solo el 12% de los materiales se reutilizan. Tenemos que adoptar una perspectiva de ciclo de vida completo: de dónde viene el material, cómo se transporta, cómo se fabrica, cuánto tiempo se usa y qué ocurre al final de su vida. A veces es mejor un producto con mayor impacto inicial pero que dure mucho más tiempo. Los plásticos tienen un gran problema de biodegradación. Una opción es hacerlos biodegradables, pero también hay que cambiar el modelo económico: reutilización, sistemas de devolución, economía basada en servicios. Si no, siempre acabarán siendo residuos. En lugar de incinerarlos, podemos hacer upcycling: mediante tratamientos mecánicos o térmicos se obtienen materiales con propiedades mejores que las originales. Por ejemplo, convertir una botella de PET en un adhesivo de alto valor o en partículas fluorescentes para pantallas. Hay mucha gente investigando en esto.

¿Y lo veremos? A veces parece que hay dos gigantes: quienes quieren avanzar y otros grandes actores que no parecen tener muchas ganas de cambiar…

Sí, al final es difícil… Por eso es responsabilidad de todos: investigadores, periodistas, políticos y consumidores. Cada uno tiene una parte del poder, aunque no sea enorme.

Como consumidores, a veces no sabemos qué decisión es mejor. ¿Cambiar un coche viejo por uno eléctrico? ¿Qué contamina más realmente? ¿Crees que deberían existir herramientas o aplicaciones que nos ayuden a decidir?

Sí, sería una buena idea. En ocasiones es difícil tomar la decisión correcta. En casa, yo también cuando tengo algo, sobre todo un envase, a veces no sé dónde debo tirarlo. ¿Verdad? Hay envases multimateriales, y no lo sé. En algunos lugares han empezado a indicar dónde tirar cada material o de qué material está hecho. Ahora, en Europa se quiere implementar el pasaporte digital... Hay una nueva legislación, la directiva de ecodiseño, y se incluirá en los productos para indicar de qué material están hechos, quién los ha fabricado y otra información similar. Pero, claro, eso puede ser útil para productos grandes, muy grandes, como un sofá o un coche. Pero para una botella o cosas pequeñas… puede ser difícil. O para un juguete que compras a tu nieto, quizá no se sepa muy bien. Al final, como vivimos en una sociedad de consumo estamos siempre en eso.

Voy a retroceder un poco… y quería mencionar uno de los resultados de vuestra investigación. El desarrollo de un nuevo material, una biomasa derivada de la madera que puede capturar y eliminar microplásticos del agua. Mientras leía vuestra investigación, me preguntaba… ¿no sé si habéis escuchado el audiodrama de EiTB, Holobiontea? Se crea algo que no es un monstruo, casi un Frankenstein, pero natural. Y se mueve por el mar. Y yo pensaba, ¿qué es esto? ¿Una biomasa derivada de la madera que captura microplásticos del agua? ¿De qué se trata?

Hemos utilizado serrín, un residuo que normalmente no se aprovecha. Lo hemos modificado para que tenga carga negativa, lo que genera interacciones electrostáticas con los microplásticos. Al introducirlo en agua contaminada, los microplásticos se adhieren al serrín, luego se hunden y se pueden recoger. Después se prensan a alta temperatura y se obtienen láminas similares a las que hoy se fabrican con adhesivos basados en formaldehído, evitando así sustancias tóxicas. Es interesante tanto económica como ambientalmente.

¿Tenéis patente?

Sí, está en desarrollo, en colaboración con una universidad china. Con esas láminas se pueden fabricar mesas, asientos… No son extraordinarias, pero sí útiles. Quién diría que la madera y el plástico se llevarían tan bien, ¿verdad? Mundos opuestos sí. Ahí no sé si hay amor… Romeo y Julieta.

¿Pensáis aplicarlo a gran escala?

Podría ser. Usamos procedimientos sencillos y escalables. En el laboratorio trabajamos con gramos, pero la industria necesita toneladas. Aun así, los procesos son convencionales y baratos; ese es nuestro objetivo.

Muy bonito. Sería maravilloso ir a la playa y no encontrar plástico, ni siquiera colillas. Eso también. Estaría muy bien, pero, bueno, también investigáis las prácticas y tendencias cotidianas. Por ejemplo, habéis dado vueltas al envasado de alimentos. En uno de vuestros estudios recientes, desarrolláis films para envases hechos de celulosa, arcilla y extractos naturales de cáscara de granada. ¿En qué punto del proceso estáis con respecto a este material? ¿Y los films? Supongo que serán para introducir productos dentro, para cubrirlos, para envolverlos…

Sí, al final aquí está muy claro cómo mezclar los productos o cómo extender estos compuestos. Al final, hemos visto que la arcilla o la nano-arcilla proporciona buenas propiedades de barrera. No dejan pasar oxígeno ni otros gases de un lado a otro del plástico o del film. Si finalmente pasa algo, por ejemplo, la comida que está dentro, al final queda protegida. Luego la granada. También hemos incorporado el extracto, que tiene propiedades antimicrobianas. Finalmente, también vemos cremas, cremas naturales y cosas así. Celulosas. Hemos dado esa flexibilidad para proporcionar elasticidad mecánica. Al final, tenemos, conocemos, tenemos una biblioteca de materiales, y decimos: tenemos este material natural o estas propiedades. ¿Qué necesitamos? ¿Qué condiciones se requieren para el envasado? Pues, esto debe ser ópticamente transparente. Estos ya no los puedo usar, y así hacemos un poco de mezclas, y también debemos optimizar un poco sus concentraciones entre sí. Pero en esto consiste básicamente.

Da muy buena impresión. Me entran ganas de invertir. ¿Alguna empresa se ha interesado?

En investigación es más fácil ir despacio. En la industria hay que ir rápido. De momento, el interés existe, pero el salto no es inmediato.

La naturaleza parece ser una gran fuente de inspiración para ti. Has trabajado con nanopartículas de carbono ligadas a celulosa, materiales que cambian de color ante ciertos metales y que se usan como sensores. ¿En qué se inspiran y para qué sirven?

Eso es biomimética: inspirarse en la naturaleza para resolver problemas técnicos. Algunos animales, como los camaleones o ciertos crustáceos, tienen colores estructurales que dependen de su estructura interna, no de pigmentos. Ese color no se degrada con el tiempo. La nanocelulosa tiene estructuras helicoidales que permiten controlar el color según la distancia entre capas. Al comprimir un film, el color cambia; al introducirlo en agua o alcohol, cambia en sentido contrario. Esto permite desarrollar sensores visuales muy interesantes.

Vaya, estoy aprendiendo muchísimo... Es muy visual y casi parece ciencia ficción.

Para terminar: después de todo lo que hemos hablado, parece que muchas soluciones están ya en la naturaleza. ¿Qué hace falta para que los materiales sostenibles pasen del laboratorio a nuestra vida diaria?

Esa es una buena pregunta y se necesitan muchas cosas. Hace falta formación, buenos estudiantes, financiación, colaboración con empresas, tiempo y políticas adecuadas. La investigación es lenta, aunque a veces parezca rápida, como con las vacunas del COVID, que se basaron en décadas de trabajo previo. La sociedad tiene que exigir cambios, las empresas implementarlos y las administraciones apoyarlos. Se necesitan muchas cosas.

Muchas gracias, Erlantz, mil gracias por venir.

Gracias a vosotras por la invitación, he estado muy cómodo.

Bueno, ojalá dentro de un año vuelvas y nos cuentes que la patente ya está en marcha y que no quedan microplásticos en nuestros mares. Gracias también a las y los oyentes y a la Universidad del País Vasco. Este podcast está disponible en Captivate.fm y en otras plataformas. Mil gracias.

Eso es, muchas gracias.

###

Today we are joined by Erlantz Lizundia. Hello, how are you, Erlantz?

Very well, thank you very much.

Well, let’s begin. Every year, millions of mobile phones are thrown away, and many of their batteries end up outside recycling systems, releasing toxic materials into the environment. Your research group, together with ETH Zurich and the University of New South Wales, has developed a compostable battery made from natural materials. Is that really true? I’ll say it again: a compostable battery made from natural materials. Is that possible?

Yes, it is possible. There are other examples of compostable batteries made from different materials, but maybe the main advantage of this work is that our battery can be recharged several times. Making a single-use battery for sensors or similar applications is relatively easy, but the real challenge is meeting the requirements of a mobile phone battery. These technical and electrochemical requirements are very demanding: the battery must be charged and discharged many times without losing efficiency. That’s the hard part. If we want a compostable battery, we cannot use non-degradable or toxic materials. Our options are very limited, so we have to look for natural materials and take advantage of their special properties, which is not easy.

So, could this battery power a mobile phone? Would it have enough power now or in the future?

Yes. In our case, we used a zinc-based battery. Normally, we use lithium batteries, but we avoided them because they usually require organic electrolytes. With zinc batteries, we can use materials such as cellulose from trees, compounds extracted from red algae, or polydopamine, which is a natural electrochemically active polymer. By mixing these materials with carbon and treating them in a specific way, we achieved a functional battery. Of course, there are disadvantages: the battery would have to be larger, heavier, and take up more space, because its energy density is lower than that of lithium batteries.

Maybe it’s a matter of changing the concept… for example, integrating it into a car? Have you thought about that?

We have mainly focused on low-power batteries, which can end up lost in the environment, such as those from watches or mobile phones that end up in the sea, on beaches, or in forests. A car battery, on the other hand, is very large, can weigh up to 500 kilos, and will not get lost in nature. In that case, the best option is to design it to be recyclable and properly managed at the end of its life.

I was thinking more about something like the phone integrated into the car…

Yes, something like that could appear in the future. The idea is to open a path and change the paradigm, to show that it is possible. Our work is at laboratory level. After that, there would need to be an industrial implementation stage, and we don’t have the capacity to scale it up.

This compostable battery includes materials such as cellulose. These natural polymers (cellulose from wood or chitin from crustaceans and fungi) are a constant in your research. Why these materials, and why do you think they could be key in the future?

These natural polymers have many advantages. Traditionally, they have been used in many applications: paper, cardboard for packaging, and so on. We want to go a step further and apply relatively simple physical and chemical modifications to change their properties and make them suitable for industrial-scale applications, such as batteries, sensors, or water purification systems. They are renewable materials and, in many cases, can be sourced locally: from forests, animals, crustaceans, or algae. They also have very special properties, especially in how they interact with water, which gives us many possibilities.

When you talk about interaction with water, could you explain that a bit more?

For example, we can make gels, like those used in diapers, and use these mechanisms in batteries to make electrolytes or to modify interactions between materials. We are also working on passive water evaporation systems. In these gels, we can change the thermodynamics of water so that it evaporates faster, for example, to extract lithium. These are very special materials. We usually see paper getting wet and breaking and think of that as a negative thing, but there is a lot of potential there.

In the Life Cycle Thinking Group, you also focus a lot on evaluating the environmental impact of materials using life cycle analysis. Recently, you published a paper in Advanced Materials about the environmental impact of electrolytes used in lithium batteries. With the rise of electric cars, is this research moving in that direction?

Yes, exactly. In this work, we did not develop new materials; instead, we quantified their environmental footprint. Just because a material is natural does not automatically mean it has a lower impact. Sometimes, processing it is very complex and requires a lot of resources and energy. Life cycle analysis shows that some natural materials can have a higher footprint than petroleum-based ones. There are options, but we have to be careful. Out of the nine planetary boundaries, we have already exceeded seven, which means we are entering a dangerous zone. We need to reduce our footprint.

You mentioned polymers and oil. Polymers usually come from oil, which is also natural in a way. We find them everywhere: bottles, clothes… But what exactly are polymers?

There are many definitions, but I like going back to the origin of the word. “Polymer” comes from Greek: poly (many) and mer (unit). It means many repeated units. Imagine a brick, a basic chemical structure, and many bricks joined together in a long chain, like spaghetti. That’s a polymer. It’s a very long macromolecule made of repeated units. Depending on the units and how they are arranged, we get different thermal, mechanical, or optical properties. That’s why they are so versatile. Traditionally, they have been made from oil, especially in the 20th century, but now there is a lot of research on natural polymers like cellulose, which already exists in the biosphere. Our research focuses on using those natural polymers.

For decades, many objects (packaging, electronics, toys, car parts) have been made from oil-based plastics. Your research proposes natural materials to replace critical materials on a large scale. Are we still in time to make this industrial change?

It’s always a good time to change. Maybe the best time was ten years ago, and the second-best time is today. Industry has learned to process non-renewable materials very efficiently. That’s the challenge: processes using natural materials are not as optimized, and at first they may have disadvantages or even a higher environmental impact. But oil-based polymers have had a hundred years of development. Competing with that is hard, but there are resources, opportunities, and a real need.

If you had to make a prediction, where do you think the polymers we use in 200 years will come from?

That’s a good and difficult question. I would say wood is a very special material. It was used historically, then abandoned, and now it is becoming interesting again. Composite materials, combining natural materials and playing with their hierarchical structure) from the nanoscale to the macroscale) offer great opportunities. Often, one plus one is more than two: synergistic effects appear.

Does any type of wood work? Is oak the same as eucalyptus?

No, there are big differences. Some woods have very different densities; some even sink in water. To fight climate change, fast-growing species like eucalyptus or bamboo can be interesting because they capture CO₂ quickly, although some require a lot of water. There are no simple answers; many factors and local needs must be considered.

One of the biggest environmental problems of the 21st century is plastic waste. In one of your papers, you explain that plastic doesn’t disappear when we throw it away: it lasts for centuries, creates microplastics, and causes serious environmental damage. But it’s cheap and strong, almost a “super material.” You say the current model is linear: produce, use, and throw away. What model do you propose to reduce environmental impact? And where does upcycling come in?

Today, only about 12% of the global economy is circular. That means only 12% of materials are reused. We need a full life-cycle perspective: where the material comes from, how it is transported, how it is made, how long it is used, and what happens at the end of its life. Sometimes, a product with a higher initial impact but a much longer lifespan is better. Plastics have a big biodegradation problem. One option is to make them biodegradable, but we also need to change the economic model: reuse, return systems, service-based economies. Otherwise, they will always become waste. Instead of burning plastics, we can upcycle them: through mechanical or thermal treatments, we can obtain materials with better properties than the original ones. For example, turning a PET bottle into a high-value adhesive or fluorescent particles for screens. Many researchers are working on this.

Will we actually see this happen? Sometimes it feels like there are two sides: those who want progress and big players who don’t want to change.

Yes, it’s difficult. That’s why everyone has responsibility: researchers, journalists, politicians, and consumers. Everyone has some power, even if it’s not huge.

As consumers, we often don’t know what the best choice is. Should we replace an old car with an electric one? What pollutes more? Do you think there should be tools or apps to help us decide?

Yes, that would be a good idea. Sometimes it’s hard to make the right decision. Even at home, when I have packaging, I sometimes don’t know where to throw it away. There are multi-material packages, and it’s confusing. In some places, they already indicate where each material should go or what it’s made of. In Europe, they want to implement a digital product passport through new eco-design legislation. It will show what materials a product is made of, who made it, and similar information. This can be useful for big products like sofas or cars, but for small items like bottles or toys, it may be harder. In a consumer society, this is something we face all the time.

I want to go back a bit and mention one of your research results: a new wood-based biomass that can capture and remove microplastics from water. While reading about it, I wondered if you’ve heard the EiTB audio drama Holobiontea. It creates something that is not a monster, not exactly Frankenstein, but natural, moving through the sea. And I thought: what is this? A wood-based biomass that captures microplastics? How does it work?

We used sawdust, a waste material that is usually not reused. We modified it to give it a negative charge, which creates electrostatic interactions with microplastics. When added to polluted water, microplastics stick to the sawdust, sink, and can be collected. Then they are pressed at high temperature to create boards similar to those made today with formaldehyde-based adhesives, avoiding toxic substances. It’s interesting both economically and environmentally.

Do you have a patent?

Yes, it’s under development, in collaboration with a Chinese university. With these boards, you can make tables, seats, and so on. They’re not extraordinary, but they’re useful. Who would have thought that wood and plastic would get along so well? Opposite worlds, right? I don’t know if it’s love… maybe Romeo and Juliet.

Do you plan to apply this on a large scale?

It could be possible. We use simple, scalable processes. In the lab, we work with grams, but industry needs tons. Still, the processes are conventional and cheap, which is our goal.

It would be wonderful to go to the beach and not find plastic — not even cigarette butts. That would be amazing. You also research everyday practices and trends, such as food packaging. In one recent study, you developed packaging films made of cellulose, clay, and natural pomegranate peel extracts. Where are you in the process with this material? And how are these films used?

Yes, here it’s quite clear how to mix the materials and spread the compounds. Clay or nanoclay provides good barrier properties, preventing oxygen and other gases from passing through the film. This protects the food inside. The pomegranate extract has antimicrobial properties. We also add natural plasticizers to give mechanical flexibility. Basically, we have a library of materials and properties, and we ask: what do we need? Optical transparency? Elasticity? Then we mix and optimize concentrations accordingly.

It sounds very promising. It makes me want to invest. Has any company shown interest?

Research moves slowly; industry moves fast. There is interest, but the jump is not immediate.

Nature seems to be a big source of inspiration for you. You’ve worked with carbon nanoparticles bonded to cellulose, materials that change color when exposed to certain metals and are used as sensors. Where does this idea come from, and what are they used for?

That’s biomimicry: learning from nature to solve technical problems. Some animals, like chameleons or certain crustaceans, have structural colors that depend on internal structure, not pigments. These colors don’t degrade over time. Nanocellulose has helical structures that allow us to control color depending on layer spacing. When you compress a film, the color changes; when you put it in water or alcohol, it changes in the opposite direction. This allows us to develop very interesting visual sensors.

Wow, I’m learning so much… It’s very visual and almost feels like science fiction.

To finish: after everything we’ve discussed, it seems that many solutions are already in nature. What is needed for sustainable materials to move from the lab into everyday life?

That’s a great question, and many things are needed: education, good students, funding, collaboration with companies, time, and good policies. Research is slow, even if sometimes it seems fast, like with COVID vaccines, which were based on decades of previous work. Society has to demand change, companies have to implement it, and governments have to support it. Many things are needed.

Thank you very much, Erlantz, for joining us.

Thank you very much for the invitation. I felt very comfortable.

Hopefully, in a year you’ll come back and tell us that the patent is already running and there are no microplastics left in our seas. Thanks also to the listeners and to the University of the Basque Country. This podcast is available on Captivate.fm and other platforms. Thank you very much.

That’s right, thank you very much.