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ARAGÓN

Prueban técnicas experimentales para abaratar el coste de los equipos de resonancia magnética

Científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA) han encontrado una alternativa a las aleaciones de tierras raras que se utilizan en los refrigeradores de los equipos de resonancia magnética

Empresas de ámbito internacional se han mostrado “muy interesadas” por el desarrollo de esta investigación, en un mercado que actualmente se encuentra “fuertemente monopolizado”

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Científicos del ICMA. Foto: Juan Manzanara.

Científicos del ICMA. Foto: Juan Manzanara.

El Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, uno de los centros de investigación más antiguos de la región, que depende de la Universidad de Zaragoza y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), cuenta con 200 profesionales que desarrollan investigaciones punteras a nivel internacional. Una de ellas es la que realiza el Departamento de Materiales magnéticos, que, al igual que otros trabajos del Instituto, ha despertado ya el interés de grandes empresas.

Con técnicas experimentales a muy bajas temperaturas, este grupo de investigadores, coordinado por el italiano Marco Evangelisti y Olivier Roubeau, está desarrollando un trabajo que podría abaratar  considerablemente algunas técnicas médicas, como la resonancia magnética.  Estos equipos médicos están formados por imanes superconductores que necesitan la presencia de un sistema de enfriamiento para su funcionamiento.

Este refrigerador es conocido como cryocooler y es capaz de refrigerar hasta temperaturas muy bajas, unos 4 o 5 grados kelvin, es decir entre -268 y -269 grados celsius. El inconveniente que tiene esta tecnología, y al que estos investigadores del ICMA están buscando una alternativa, es que utiliza unos intercambiadores de calor basados en tierras raras y estas tienen un coste económico alto. Con este nombre es conocido un grupo de elementos químicos, como el escandio, el itrio o el lantano, que es escaso en la naturaleza y que se concentra, sobre todo, en China.

“Las tierras raras son caras y, por eso, nuestra idea es sustituir esas tierras raras por otros materiales, que son cien veces más económicos y que supondría un abaratamiento de algunas técnicas médicas, como las resonancias magnéticas”, apunta Evangelisti.

Esos intercambiadores de calor, utilizados a bajas temperaturas (-268º C) son, en realidad, unas “bolitas” hechas con aleaciones de tierras raras. No existe otra clase de materiales con las características oportunas para funcionar como intercambiadores de calor a esa temperatura  extrema que no sean estas aleaciones. Con una única excepción: “el mismo helio”, indica Evangelisti.

“Y en este punto surge nuestra idea. Utilizar el helio a alta presión como intercambiador de calor para el rango de bajas temperaturas, pero hay un problema. ¿Cómo atrapamos el helio?”, comenta.

Para ello, estos científicos han experimentado y creado unas redes de material poroso que son capaces de atrapar el helio gas que hay en estas máquinas y comportarse de una forma “muy parecida” a las tierras raras que se utilizan actualmente en los cryocooler de las resonancias magnéticas.

Este grupo de investigación del ICMA ha demostrado que el helio atrapado en dichos materiales se comporta como había previsto y, por lo tanto, es perfecto para intercambiar el calor.

“Ahora en lo que hay que trabajar es en fabricar las “bolitas” utilizando dichos materiales porosos”, explica Evangelisti. Ellos han utilizado para el experimento los ‘ Metal Organic Framework’ entre los muchos materiales porosos que existen.

En esta fase de mejora del material para lograr que esas “bolitas” sean más grandes, esféricas y robustas, se encuentra esta investigación que tiene el objetivo de abaratar los sistemas de refrigeración de las resonancias magnéticas. Y no solo eso, añade Evangelisti, ya que estas nuevas partículas no solo servirían para abaratar el coste de los nuevos equipos, sino que podrían implantarse también en los ya existentes. Esto es así, explica Evangelisti, porque estos equipos de cryocooler necesitan un trabajo de mantenimiento que obliga a reemplazar cada uno o dos años esas partículas, que son la parte “activa” y “funcional” del equipo.

Esta investigación ha despertado el interés de grandes empresas en un mercado que está fuertemente monopolizado por la empresa Toshiba, que diseña las partículas de aleaciones de tierras raras y por el principal fabricante de cryocoolers, ‘ Sumitomo Heavy Industries, Ltd’.

No obstante, el principal escollo al que tiene que hacer frente este grupo de investigación para continuar con el desarrollo de este trabajo, que se ha demostrado que funciona, es la financiación. Ahora cuentan con fondos públicos de la convocatoria de Proyectos de Investigación Fundamental no Orientada del Ministerio de Economía y Competitividad, pero alertan de que acabarán a final de año, así que esperan captar nuevos fondos de próximas convocatorias.

A la espera del nuevo edificio CEQMA

Esta es solo una de las investigaciones punteras que se desarrolla en el ICMA, uno de los  institutos más antiguos de la región –este año celebra su 30 aniversario- y que es referente internacional en áreas científicas como materiales moleculares y poliméricos; nanofotónica y plasmónica del grafeno o materiales para aplicaciones biomédicas o computación cuántica.

Debido a  la falta de espacio, los investigadores de los cinco departamentos  y los instrumentos científicos que necesitan –muchos de ellos, desarrollados y construidos por el propio instituto desde sus inicios- se encuentran distribuidos en cuatro sedes distintas, a la espera de que se construya el nuevo edificio en un solar del campus Río Ebro, en el Actur.

El proyecto del Centro de Química y Materiales de Aragón (CEQMA), con una superficie de 15.000 metros cuadrados para albergar a 400 investigadores, se presentó en la pasada legislatura con el Gobierno PP-PAR, con fecha de finalización a finales de 2015, pero no llegó a ejecutarse, porque el Gobierno de Aragón rescindió la obra por desavenencias con las empresas adjudicatarias ‘Dragados y Marco Obra pública”

“Ahora vamos a esperar a que las autoridades se asienten, para mostrarles las necesidades de este Instituto donde los números cantan por sí solos. Tenemos amplia temática, investigaciones punteras y doscientos investigadores…”, concluye el director del ICMA, Javier Campo.

 

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