La química española Nuria Espallargas nombrada finalista del European Inventor Award 2022

La Oficina Europea de Patentes (OEP) anuncia que la química e ingeniera de materiales española y catedrática de universidad Nuria Espallargas, junto con el científico indonesio de materiales y profesor titular de universidad Fahmi Mubarok, han sido nominados conjuntamente para el European Inventor Award 2022 por un nuevo proceso que permite utilizar materiales cerámicos que carecen de un punto de fusión a altas temperaturas, con el fin de ser proyectados sobre componentes industriales.

Estos innovadores recubrimientos cerámicos por proyección térmica están diseñados para prolongar la vida útil de los componentes utilizados en varias aplicaciones industriales, ya que los protege mejor del desgaste y la exposición química. Se espera que los primeros usos industriales sean en frenos de automóviles o trenes, herramientas y equipos de fabricación de vidrio, equipos utilizados para la extracción de metales, y en un próximo proyecto con la Agencia Espacial Europea, que probará cómo estos recubrimientos pueden resistir la abrasión a la arena de la Luna y Marte.

"A través de su ingenio, Nuria Espallargas y Fahmi Mubarok han resuelto un problema que los expertos en su campo creían imposible", dice el presidente de la OEP, António Campinos, al anunciar los finalistas del Premio al Inventor Europeo 2022. “Una vez superado el desafío tecnológico, Nuria y Fahmi abren un nuevo mercado de recubrimientos de proyección térmica más duraderos y eficientes”.

Espallargas y Mubarok están nominados conjuntamente entre los cuatro finalistas en la categoría "PYME", que reconoce a inventores excepcionales en pequeñas y medianas empresas con menos de 250 empleados y una facturación anual de menos de 50 millones de euros. Los ganadores de la edición 2022 del Premio al Inventor Europeo de la OEP se anunciarán en una ceremonia virtual el 21 de junio.

La proyección térmica de cerámica no fundible parecía imposible
La idea detrás de la invención tiene sus raíces en los estudios de doctorado en ciencia de materiales e ingeniería metalúrgica de Nuria Espallargas. Durante su tesis doctoral, a Nuria le interesó el hecho de que ciertos tipos de materiales cerámicos, que se utilizan en la industria por su alta dureza, resistencia a la temperatura y su bajo peso, se aplicaban en cámaras de vacío, y no mediante una técnica llamada proyección térmica, mediante la cual un material se calienta hasta temperaturas de más de 2.500 ° C y se proyecta sobre una superficie utilizando una pistola para crear un recubrimiento. La proyección térmica es una técnica más económica que el uso de una cámara de vacío, y permite recubrir una mayor gama de materiales, pero parecía un proceso imposible para las cerámicas sin un punto de fusión porque se vaporizan en lugar de fundirse a altas temperaturas.

Este vacío de conocimiento y la supuesta imposibilidad de llenarlo motivaron a Espallargas a encontrar una solución. "Si un material no tiene un punto de fusión, en principio no se puede usar en proyección térmica y esto fue lo más intrigante para mí", explica. "Pensé que era necesario descubrir cómo resolver esto”, añade.

Los grandes actores de la industria ya lo habían intentado y habían fracasado
A pesar del escepticismo general, puesto que los grandes agentes de la industria ya lo habían intentado antes sin éxito, Espallargas, por entonces profesora titular en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), contrató a Fahmi Mubarok como estudiante de doctorado en 2010. Su tarea era investigar cómo el carburo de silicio, un material cerámico y uno de los materiales sintéticos más duros del mundo, podría proyectarse térmicamente.

Tras muchos intentos fallidos, Espallargas y Mubarok se dieron cuenta de que las partículas de carburo de silicio tenían que protegerse con algo que pudiera cumplir dos funciones a la vez: "Se me ocurrió que debía tener la capacidad de proteger el carburo de silicio de la exposición a altas temperaturas y, al mismo tiempo, unir el carburo de silicio para crear un recubrimiento", dice Mubarok.

El proceso nunca antes había sido utilizado para materiales cerámicos sin punto de fusión
Este concepto de protección de las partículas ya existía en el mercado de la proyección térmica aplicado a otros materiales, pero no se había utilizado para materiales cerámicos sin puntos de fusión. Espallargas y Mubarok decidieron utilizar granate de itrio y aluminio, un tipo de óxido que puede soportar temperaturas extremas utilizadas en la proyección térmica, para recubrir las partículas de carburo de silicio. En 2012, los dos científicos lograron crear un polvo de carburo de silicio proyectable térmicamente que consiguió recubrimientos duraderos.

Con la ayuda de la oficina de transferencia de tecnología de su universidad, Espallargas y Mubarok solicitaron una patente cuando la invención todavía estaba en una fase de laboratorio. Después, en el año 2014, crearon Seram Coatings para comercializar su material compuesto, llamado ThermaSiC.

Espallargas asegura que la patente, que se otorgó en 2018, fue vital para asegurar la inversión. "Sin una patente, habría sido imposible", afirma. "Cada vez que teníamos una reunión con quién nos iba a financiar para comprar un sistema o equipo para desarrollar el producto, nos decían: ¿tienes esto protegido? ", añade.

Material para ser utilizado en automóviles, camiones, trenes o bicicletas
Desde 2017, la compañía ha estado produciendo pequeñas cantidades de ThermaSiC y probando el proceso en clientes potenciales y ahora está listo para su industrialización. Espallargas prevé que el mayor mercado del producto será Estados Unidos, seguido de Japón y la Unión Europea, y espera que el recubrimiento se use primero en la industria del frenado para automóviles, trenes, camiones, equipos industriales o bicicletas.

Otras industrias, como fabricantes de vidrio y rodillos de impresión se han interesado por el uso comercial del nuevo material compuesto. Seram Coatings está colaborando con los principales fabricantes de rodillos en los Estados Unidos y en Japón, al mismo tiempo que trabaja con una importante empresa de impresión del Reino Unido que espera llevar el recubrimiento al mercado este año con el objetivo de proteger la superficie de los rodillos de impresión.

Hasta la fecha, Seram Coatings ha invertido cerca de 1 millón de euros para construir su propia instalación de proyección térmica, que les permite fabricar y probar fácilmente recubrimientos para clientes sin tener que usar instalaciones de terceros. El equipo de investigación y desarrollo de la compañía trabaja constantemente en nuevas versiones de ThermaSiC y nuevos productos con el objetivo de llegar a nuevos mercados. En los próximos ocho o diez años, Seram Coatings ve un potencial para vender 225.000 kg de ThermaSiC por año, capturando aproximadamente el 2.9% del mercado mundial de materias primas cerámicas utilizadas en recubrimientos por proyección térmica.

Los inventores
Nuria Espallargas es experta en ciencia de los materiales e ingeniería metalúrgica. Ha completado un máster y un doctorado en la Universidad de Barcelona, y un máster adicional en la Universidad Politécnica de Cataluña en Barcelona. Ha completado un postdoctorado en el Departamento de Ingeniería de Diseño y Materiales de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) en Trondheim. En 2009, se convirtió en profesora titular en el mismo departamento, al tiempo que era asesora científica en SINTEF, una de las organizaciones de investigación independientes más grandes de Europa. En 2012, Espallargas se convirtió en catedrática en la NTNU antes de cofundar la empresa Seram Coatings, en 2014, para comercializar ThermaSiC. Espallargas es actualmente catedrática en la NTNU y miembro de la junta de accionistas e inversora en Seram Coatings.

Fahmi Mubarok tiene una Licenciatura en Ingeniería de Materiales por el Instituto de Tecnología de Bandung en Bandung, Indonesia, y un máster en Ciencia de Materiales de la Universidad de Tecnología de Hamburgo en Alemania. Después de trabajar como profesor asistente en el Departamento de Ingeniería del Instituto de Tecnología Sepuluh Nopember en Surabaya, Indonesia, Mubarok se mudó a Noruega en 2010 para obtener un doctorado en recubrimientos de carburo de silicio por proyección térmica en NTNU con Espallargas como supervisor. Fue cofundador de Seram Coatings en 2014, donde trabajó a tiempo parcial como director de I+D, mientras que también hizo un posdoctorado en NTNU. En 2017, regresó a Indonesia como profesor titular en el Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto de Tecnología Sepuluh Nopember, pero aún participa en algunos proyectos en Seram Coatings.