Si los pronósticos no andan desencaminados, la próxima revolución tecnológica tendrá lugar en la intersección entre robótica e inteligencia artificial. Máquinas con capacidad de moverse en entornos reales y llevando a cabo toda clase de tareas físicas de forma autónoma. La cuestión, si hablamos de sostenibilidad, es qué sucederá con toda esa chatarra. La solución más intuitiva es el reciclaje, aunque hay algunos peros.
Por ponernos en situación, según un estudio de UNITAR, un organismo de la ONU, en 2022 el mundo generó 62 millones de toneladas métricas de residuos electrónicos. Gran parte de ellos acaban en vertederos por falta de infraestructura de gestión de residuos o dificultades para el reciclaje.
En este contexto, un equipo internacional de investigadores de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur ha presentado un sistema robótico blando concebido para ser completamente compostable. Y, lo que es más importante, logrando por primera vez una durabilidad que iguala a los dispositivos blandos no biodegradables.
La robótica blanda representa una evolución de la ingeniería tradicional al sustituir chasis rígidos por materiales elásticos y deformables como elastómeros o hidrogeles. Inspirada en la biomecánica de organismos como los pulpos, esta disciplina permite crear máquinas capaces de adaptarse a entornos irregulares y manipular objetos delicados con una seguridad que la robótica convencional no puede ofrecer.
Las principales tecnologías de robótica blanda pueden clasificarse según su mecanismo de funcionamiento o bien por el tipo de materiales. En lo que respecta a lo segundo, existen estos tipos:
- Elastómeros y polímeros sintéticos. Siliconas y poliuretanos de alta elasticidad. Son la base de sistemas neumáticos y destacan por su durabilidad.
- Hidrogeles. Redes poliméricas con alto contenido en agua. Su estructura es la más similar a los tejidos biológicos, ya que reaccionan ante cambios de hidratación o niveles de pH.
- Materiales con memoria de forma (SMM). Aleaciones y polímeros que recuperan su geometría original tras una deformación. Se activan mediante estímulos térmicos o magnéticos, actuando como músculos artificiales.
- Fluidos de viscosidad variable. Sustancias que alternan entre estado líquido y sólido mediante campos eléctricos o magnéticos. Permiten que el robot gane rigidez estructural de forma instantánea.
- Compuestos de carbono y grafeno. Materiales empleados en electrónica flexible. Permiten integrar sensores y circuitos que se estiran y doblan sin perder su conductividad eléctrica.
En los últimos tiempos se empieza a investigar una robótica blanda que, además, sea biodegradable. En esa línea, los científicos coreanos han publicado un estudio en la revista Nature Sustainability que ha servido como presentación en sociedad de un robot cuyo chasis físico está compuesto por sebacato de poliglicerol (PGS). A diferencia de otros materiales degradables utilizados anteriormente, el PGS es un elastómero que no contiene agua, lo que le confiere una estabilidad química superior y una resistencia mecánica parecida a la del caucho convencional.
La elección de este material es determinante para que el dispositivo responda de manera eficaz a las exigencias del entorno de trabajo. Mientras que otros compuestos orgánicos, como los hidrogeles, tienden a perder sus propiedades ante variaciones de humedad o temperatura, el PGS mantiene su integridad estructural durante el uso activo. Esto permite que el robot ejecute tareas de precisión sin riesgo de una descomposición prematura mientras sigue operativo. Tal como se puede ver en el vídeo inferior, el prototipo se almacenó a temperatura ambiente durante seis meses sin que las condiciones hicieran mella en su rendimiento:
El prototipo que han desarrollado cuenta con 21 componentes electrónicos integrados que permiten su funcionamiento como un dedo robótico funcional. Los investigadores se han limitado estrictamente a elementos que pueden ser absorbidos por el medio ambiente, incluyendo materiales inorgánicos biodegradables compuestos de magnesio y molibdeno, destinados estos últimos a la fabricación de semiconductores y sensores.
La integración de estos elementos en una estructura blanda ha permitido que el dispositivo supere las pruebas de fatiga mecánica. Según los impulsores del proyecto, el dedo robótico ha logrado completar más de un millón de ciclos de flexión y aplicación de fuerza. Esta cifra representa un estándar de rendimiento que permite considerar su aplicación en entornos de automatización real, donde la fiabilidad a largo plazo es un requisito indispensable. Porque de nada serviría un robot compostable si carece de funcionalidad práctica. Pero sigamos con el proceso hasta cerrar el círculo.
La fase final del estudio se centró en la transición del dispositivo de objeto tecnológico a residuo orgánico. Al procesarse en sistemas de compostaje industrial, el robot inició un proceso de descomposición mediante microorganismos. Tanto el cuerpo de PGS como los circuitos de magnesio y silicio se desintegraron al cabo de pocos meses.
El compost resultante de la degradación de los robots se utilizó como sustrato para cultivar avena y las plantas se desarrollaron sin presentar signos de toxicidad.
Y eso no es todo. Para verificar la seguridad del proceso, los investigadores realizaron pruebas de crecimiento vegetal. El compost resultante de la degradación de los robots se utilizó como sustrato para cultivar avena. El resultado final demuestra que las semillas no solo germinaron con normalidad, sino que las plantas se desarrollaron sin presentar signos de toxicidad. Por último, los residuos metálicos procedentes de los componentes electrónicos, presentes en cantidades mínimas y en formas oxidadas naturales, son compatibles con el ciclo de vida biológico.
La viabilidad de este sistema abre vías de investigación en sectores donde la recuperación de dispositivos es compleja y costosa o bien supone riesgos de polución. Así, en la agricultura de precisión, estos sensores podrían desplegarse para monitorizar cultivos y degradarse in situ tras la cosecha. O bien utilizarse en bosques y otros entornos ecológicamente sensibles. Asimismo, en el ámbito de la salud, este tipo de electrónica biodegradable abre la puerta a implantes que el cuerpo sea capaz de reabsorber una vez cumplida su función.
Este avance demuestra que la sostenibilidad en la robótica no tiene por qué estar reñida con la eficacia técnica. La capacidad de estos materiales para ofrecer un rendimiento estable durante un millón de ciclos abre un horizonte de dispositivos diseñados para la era de la economía circular.
Junto con los robots blandos y biodegradables que vuelven a la naturaleza en forma de materia orgánica, hay también una nueva generación de máquinas que se inspiran en ella. Nos referimos, entre otros, a los robots biomiméticos inspirados en criaturas marinas que permiten explorar y monitorizar los océanos.
Fuentes:
David es periodista especializado en innovación. Desde sus primeros tiempos como analista de telefonía móvil hasta su faceta de Country Manager de Terraview, una startup de IA aplicada a viticultura, ha estado apegado a la innovación y las nuevas tecnologías.
Es colaborador de El Confidencial y en medios culturales como Frontera D y El Estado Mental, siempre desde la convicción de que lo humano y lo tecnológico pueden (y deben) ir de la mano.