El mundo está haciendo una transición a energías renovables, y eso está haciendo que la demanda de metales conductores para motores y cableado crezca de forma notable. El cobre ha sido la elección tradicional, pero cada vez es más difícil extraerlo y producirlo, así que hay gente intentando ofrecer alternativas. Una de las más curiosas es una sorpresa, sobre todo porque hablamos del aluminio, que no es un metal con buena conductividad… hasta que le añadimos algunos ingredientes y creamos una aleación mucho más prometedora.
El futuro necesita (muchos) cables. Un vehículo eléctrico necesita cuatro veces más cobre que un coche normal, y las cosas se van a poner aún más interesantes si tenemos en cuenta que las nuevas centrales de energía renovable van a necesitar mucho cableado para la distribución de esa producción eléctrica.
Expertos de Wood Mackenzie, una consultora en este ámbito, estiman por ejemplo que las granjas eólicas en el mar harán necesarias 5,5 megatoneladas de metal a lo largo de 10 años, sobre todo para los enormes sistemas de cableado en los generadores y para llevar esa electricidad desde las turbinas a la costa.
El cobre es el nuevo petróleo. El precio del cobre se ha disparado en los últimos años, y la creciente escasez ante la demanda ha provocado que en Goldman Sachs lo califiquen como «el nuevo petróleo».
Los analistas de Fitch esperan un incremento de la producción anual del 3,1% entre 2020 y 2029. Australia, Canadá y Chile son aquí grandes protagonistas junto a Perú y EEUU, pero lo cierto es que extraerlo es cada vez más difícil y costoso. La solución, claro, es buscar una alternativa mejor.
Aluminio al poder. Varias empresas e industrias llevan años haciendo esa transición parcial del cobre al aluminio, algo que permite ahorrar costes: la empresa eléctrica Saudi Electricity Co. ahorró 640 millones de dólares en sus infraestructuras hace seis años, y fabricantes como Toyota han confirmado que usan aluminio en lugar de cobre en modelos como el Land Cruiser.
Buscando un súperaluminio. Este metal es peor conductor, pero es más barato de producir y para ciertos escenarios usarlo compensa. Para otros no, y ahí es donde entras investigaciones como la de Keerti Kappagantula, una científica de materiales del Pacific Northwest National Lab.
Tradicionalmente conseguir un metal más conductor se basaba en lograr metales lo más puros posible, pero esta científica está yendo en la dirección contraria y está «ensuciando» el aluminio con aditivos como nanotubos de grafeno o carbono para producir una prometedora aleación.
No tan bueno como el cobre... La investigación espera acabar ofreciendo esa aleación con una conductividad mejorada. Aún así se espera que como mucho su conductividad sea la mitad de la del cobre, pero que también será la mitad de barato de producir.
Pero tiene sentido usarlo. ¿Por qué usarlo entonces? Pues porque el aluminio tiene sus ventajas. Es mucho más ligero que el cobre, pero además es el metal más abundante en la corteza terrestre (unas 1.000 veces más), lo que hace que sea más barato y más fácil de obtener. La investigación continúa y de momento no han logrado el objetivo, pero sus responsables creen que «están el camino correcto». Veremos si es así.
El cobre es un supermaterial que puede eliminar hasta 100 millones de bacterias y patógenos por minuto y los científicos están investigando si se convertirá en nuestro próximo aliado contra el COVID-19. Y es que mientras que en cartón, plástico o acero inoxidable el virus permanece durante días, se ha comprobado que sobre el cobre desaparece en solo cuatro horas (según The New England Journal of Medicine).
De momento se está utilizando en algunos hospitales y laboratorios en grifos, puertas y superficies de trabajo porque reduce hasta un 58% las infecciones médicas. Y el estudio de diseño y arquitectura californiano M-Rad acaba de inventarse una unidad portatil de test rápidos del virus hecha enteramente de cobre.
Pero es que además, un equipo de investigadores de varias universidades chilenas, coordinado por el doctor Aarón Cortés, está ultimando un estudio que puede probar su eficacia para eliminar el COVID-19. “El cobre ataca a bacterias, hongos y virus. Cualquier microbio se ve afectado por este metal porque lo que hace es romper la cápsula exterior que tienen todas las partículas virales y eso hace que se inactive el virus y que impida su reproducción”, explica Cortés.
Se ha comprobado, de hecho, que es capaz de matar de 10 a 100 millones de bacterias por minuto, lo que lo convierten, junto al oro y la plata, en uno de los pocos capaces de atacar de forma definitiva a hongos, bacterias y virus, pero mucho más barato. De hecho, es el único admitido por la prestigiosa Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos por sus propiedades contra los microbios.
“La primera línea de investigación que seguimos fue para la industria minera. Se fabricaron calcetines y ropa interior con fibra de cobre para los mineros, porque ellos estaban expuestos durante muchas horas en ambientes muy húmedos y en un 80 % desarrollaban patologías e infecciones en los pies. La ropa con fibra de cobre tuvo un impacto muy significativo en la mejora de estas patologías”, explica Cortés.
¿Qué hace diferente al cobre?
Vale, ya sabemos que se trata de un material especial, diferente y que ha acabado con los virus desde hace miles de años, pero ¿por qué? ¿Qué tiene en su composición que le permite ser tan letal con los virus? Sola da alguna pista: «En un trabajo de 2015 con el coronavirus 229E hicieron un estudio bastante riguroso y proponen que en superficies de Cu se forman iones de Cu que dan lugar a radicales de oxígeno que alteran la estructura y el genoma del virus». Ese trabajo es el de Keevil que da más información al respecto.
Según este científico, los metales pesados, incluidos el oro y la plata, son antibacterianos, pero la composición atómica específica del cobre le otorga un poder de destrucción adicional. El cobre tiene un electrón libre en su capa orbital externa de electrones que participa fácilmente en las reacciones de oxidación-reducción (lo que también hace que el metal sea un buen conductor) que acaban con el virus. La plata y el oro no tienen el electrón libre, por lo que son menos reactivos.
Foto: Reuters.
Además, cuando un virus o bacteria cae sobre el cobre, los iones lo destruyen como si fuera una defensa antiaérea, evitando así la respiración celular y creando radicales libres que aceleran la muerte. Y lo que es aún más importante y puede ser la clave para que a pesar del paso del tiempo nada pueda resistirse al cobre, los iones buscan y destruyen el ADN y el ARN dentro de una bacteria o virus, evitando las mutaciones del virus que pudieran generar resistencias al cobre. Un complejo sistema que permite a este metal seguir funcionando incluso sucio u oxidado y sin la intervención del humano en ningún momento.
«El cobre es realmente un regalo de la naturaleza, ya que la raza humana lo ha estado utilizando durante más de ocho milenios«, asegura Schmidt. Pero, si se sabe tanto sobre el potencial de este metal, ¿por qué no se está usando más? Según el estudio de World Copper Factbook de 2019 no nos estamos quedando sin provisiones de este metal y es uno de los metales más reciclados: casi todo el cobre puede reciclarse y no perder nada de sus propiedades, por lo que las razones han de ser otras.
A veces pensamos en grandes soluciones futurísticas para acabar con virus como el que mantiene encerrado al mundo. Imaginamos inventos que puedan ayudar a parar la pandemia, que nos den opciones para frenar el contagio y seguir con nuestra vida sin un rebrote, pero puede que muy útil mirar también al pasado. El confinamiento no es una solución nueva, y está siendo efectiva, lo mismo pasa con las mascarillas, y ahora los expertos apuntan a otra solución ‘milenaria’ que habíamos pasado por alto hasta hace algo más de un mes y que ahora ha vuelto al foco de los investigadores: el uso del cobre como material para frenar los contagios.
Tras los esperanzadores resultados, no hay que olvidar que uno de los principales focos de infección es el contacto de nuestras manos con superficies donde está presente el virus, muchos volvieron a mirar a un viejo aliado contra bacterias y virus que, como recuerdan en medios como Smithsonian Magazine o Vice, la humanidad conoce desde el 3.000 a.C. (se usaban piezas de cobre para desinfectar heridas o evitar infecciones). Eso sí, a los que ya habían estudiado en estas últimas décadas las bondades de este material no solo no les sorprendió descubrir que ni el Covid pudiese contrarrestar este potencial sino que lo que les llamó la atención es que nadie lo hubiese tenido en cuenta antes.
Uno de esos expertos es Bill Keevil, un investigador de microbiología de la Universidad de Southampton (Reino Unido) que ha estudiado los efectos antimicrobianos del cobre durante más de 20 años. Este científico ha probado la capacidad antimicrobiana del cobre con virus como el MERS o el H1N1 (la gripe porcina o gripe A) e incluso en 2015 hizo un detallado estudio sobre la relación de este metal con el coronavirus 229E, de la misma familia que el SARS-Cov-2 y que provoca el resfriado común y la neumonía. El cobre fulminó el virus en minutos mientras que en acero inoxidable o en vidrio duró hasta 5 días por lo que se pensó que el uso de este material podría a ayudar a frenar las epidemias de gripe.
«Una de las ironías es que la gente coloca acero inoxidable porque parece limpio y, en cierto modo, lo es, pero entonces el argumento es, ¿con qué frecuencia limpias? No limpiamos con la suficiente frecuencia. El cobre, por el contrario, sigue desinfectando sin limpieza alguna«, explica Keevil a la revista Smithsonian. Su trabajo es uno de los más conocidos pero no el único realizado en los últimos años.
Foto: Reuters.
Otro experto, Michael G. Schmidt, profesor de microbiología e inmunología en la Universidad de Medicina de Carolina del Sur especializado en la investigación del cobre en entornos de atención médica también ha hecho estudios con muy buenos resultados y que pueden dar pista para el caso actual. El estudio más importante realizado por Schmidt, financiado por el Departamento de Defensa de EEUU, examinó en 2012 el uso del cobre en superficies que incluían barandillas, mesas de bandejas, postes intravenosos y reposa brazos de tres hospitales de todo el país. Esa investigación de 43 meses reveló una reducción del 83% de microbios en todos estos objetos en relación con los que estaban fabricados con otros materiales y las infecciones hospitalarias se redujeron en un 58%.
Esto también lo avala Isabel Sola, en conversación con Teknautas. Según la co-directora del laboratorio de coronavirus del Centro Nacional de Biotecnología y experta en este tipo de virus, «efectivamente, se ha visto con este nuevo coronavirus, y ya se había visto con otros coronavirus antes. La supervivencia del virus en superficies de cobre (Cu) es bastante menor que en otras superficies (unas horas frente días). Estos estudios son rigurosos y se han publicado en revistas científicas, así que no dudo que la observación sea correcta».
¿Qué hace diferente al cobre?
Vale, ya sabemos que se trata de un material especial, diferente y que ha acabado con los virus desde hace miles de años, pero ¿por qué? ¿Qué tiene en su composición que le permite ser tan letal con los virus? Sola da alguna pista: «En un trabajo de 2015 con el coronavirus 229E hicieron un estudio bastante riguroso y proponen que en superficies de Cu se forman iones de Cu que dan lugar a radicales de oxígeno que alteran la estructura y el genoma del virus». Ese trabajo es el de Keevil que da más información al respecto.
Según este científico, los metales pesados, incluidos el oro y la plata, son antibacterianos, pero la composición atómica específica del cobre le otorga un poder de destrucción adicional. El cobre tiene un electrón libre en su capa orbital externa de electrones que participa fácilmente en las reacciones de oxidación-reducción (lo que también hace que el metal sea un buen conductor) que acaban con el virus. La plata y el oro no tienen el electrón libre, por lo que son menos reactivos.
Foto: Reuters.
Además, cuando un virus o bacteria cae sobre el cobre, los iones lo destruyen como si fuera una defensa antiaérea, evitando así la respiración celular y creando radicales libres que aceleran la muerte. Y lo que es aún más importante y puede ser la clave para que a pesar del paso del tiempo nada pueda resistirse al cobre, los iones buscan y destruyen el ADN y el ARN dentro de una bacteria o virus, evitando las mutaciones del virus que pudieran generar resistencias al cobre. Un complejo sistema que permite a este metal seguir funcionando incluso sucio u oxidado y sin la intervención del humano en ningún momento.
«El cobre es realmente un regalo de la naturaleza, ya que la raza humana lo ha estado utilizando durante más de ocho milenios«, asegura Schmidt. Pero, si se sabe tanto sobre el potencial de este metal, ¿por qué no se está usando más? Según el estudio de World Copper Factbook de 2019 no nos estamos quedando sin provisiones de este metal y es uno de los metales más reciclados: casi todo el cobre puede reciclarse y no perder nada de sus propiedades, por lo que las razones han de ser otras.
¿Por qué no se usa más?
Una empresa australiana ya ha comenzado a crear pomos de puertas de cobre y científicos chilenos, cuyo país es el principal productor de cobre del planeta, han apostado de forma decidida por este material e incluso están ideando mascarillas con cobre. Sin embargo, Schmidt y Keevil creen que se podría hacer mucho más.
Mascarillas hechas con hilo de cobre en Chile. (Reuters)
Normalmente se ha apostado por otros materiales por ser más baratos y, según el director de la empresa de metal SPEE3D’s, Byron Kennedy, la aparición de los antibióticos también pudo ayudar a que dejáramos de lado el cobre por no ser tan necesario, pero los investigadores lo tienen claro. Incluso contando con ese dinero de más que vale el cobre la diferencia se recuperaría en dos meses al bajar el número de infecciones. Y teniendo en cuenta que el cobre nunca pierde su capacidad de matar microbianos, los hospitales rápidamente ahorrarían y evitarían costes extra.
«Su recuperación está literalmente en menos de dos infecciones», asegura Schmidt, que asegura que lleva desde 2013 «literalmente rogando, arrastrándome, suplicando, con todos y cada uno de los involucrados para crear una sola habitación de hospital con materiales de cobre«. Ya ha conseguido que alguna empresa apueste por su idea pero queda mucho.
En España de momento no han aparecido grandes iniciativas ni de investigación ni de aplicación del cobre antimicrobiano como posible ayuda para frenar al SARS-CoV-2. Algo que puede resultar llamativo, ya que somos uno de los principales productores de cobre del mundo, estamos en Top 3 en la Unión Europea en producción de cobre y solo la mina de Riotinto es la número 20 en capacidad a nivel mundial. A falta de más estudios e implementaciones todo apunta que este metal ‘milenario’ puede servirnos contra los patógenos una vez más.
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