El Centro Tecnológico CTC de Cantabria ha puesto en marcha una investigación para desarrollar nuevos materiales capaces de liberar sustancias de manera controlada, con el objetivo de mejorar procesos industriales y reducir su impacto ambiental. Entre sus posibles aplicaciones figuran la conservación de alimentos, el aprovechamiento de fertilizantes agrícolas y la administración de nutrientes en la alimentación animal.

La iniciativa, denominada NANOSIL-GREEN, cuenta con el respaldo del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, a través de las Ayudas Torres Quevedo de la Agencia Estatal de Investigación (AEI), y tiene una duración prevista de 36 meses.

El proyecto está dirigido técnicamente por Sandra Rodríguez, doctora e investigadora del área de Materiales Avanzados y Nanomateriales del CTC, y pretende superar algunas de las limitaciones de las tecnologías actuales, como los elevados costes, las dificultades para producir materiales a mayor escala o la escasa biodegradabilidad de determinados componentes.

Para ello, el equipo trabaja con materiales de origen natural que puedan transportar diferentes sustancias y liberarlas únicamente cuando se produzcan determinadas condiciones ambientales.

«La idea principal es trabajar con nanomateriales sostenibles que liberen compuestos activos frente a diferentes estímulos como pueden ser cambios de pH, humedad o temperatura», explica Rodríguez.

La investigación utiliza principalmente dos familias de materiales: el biochar, un carbón vegetal obtenido mediante un proceso térmico denominado pirólisis, y los puntos cuánticos de carbono, partículas de tamaño nanométrico obtenidas mediante síntesis hidrotermal.

Estos materiales se combinan con recubrimientos biodegradables que funcionan como barreras protectoras. Su finalidad es impedir que las sustancias transportadas se liberen antes de alcanzar las condiciones previstas.

Envases que respondan al deterioro de los alimentos

Una de las principales líneas de trabajo se centra en el desarrollo de envases inteligentes con propiedades antioxidantes que contribuyan a prolongar la vida útil de los alimentos perecederos.

El objetivo es fabricar películas protectoras que incorporen puntos cuánticos de carbono y sean capaces de responder a cambios químicos asociados al deterioro de los productos.

Así, ante variaciones del potencial de hidrógeno (pH) o determinadas reacciones de degradación, el material podría liberar compuestos antioxidantes para proteger los alimentos.

Esta tecnología se encuentra todavía en fase de investigación, por lo que su eficacia y sus posibles aplicaciones industriales deberán comprobarse mediante los ensayos previstos.

Fertilizantes que se liberen lentamente en el suelo

La segunda línea de investigación aborda el uso de materiales capaces de transportar fertilizantes y nutrientes agrícolas y liberarlos progresivamente.

Este planteamiento busca mejorar la absorción de nutrientes por las plantas y reducir la cantidad de agroquímicos que se incorporan al terreno.

La liberación controlada permitiría adaptar el suministro de estas sustancias a las necesidades de los cultivos, evitando parte de las pérdidas que se producen por el lavado del suelo o la degradación prematura de los compuestos.

Esta investigación da continuidad a trabajos iniciados en el proyecto europeo AGRO4AGRI y plantea nuevas posibilidades para la utilización de transportadores sostenibles.

Además, los conocimientos obtenidos podrían aplicarse en otros sectores, como la industria cosmética o farmacéutica, donde también se investigan sistemas capaces de liberar principios activos de forma selectiva.

En este último ámbito, uno de los retos consiste en desarrollar vehículos que transporten medicamentos hasta los puntos donde deben actuar, evitando su acumulación en tejidos no deseados.

Mejorar el aprovechamiento de nutrientes en la ganadería

La tercera línea de NANOSIL-GREEN se dirige a la nutrición animal, mediante la modificación de la estructura del biochar utilizado en piensos para ganado.

Este material ya se emplea por sus propiedades relacionadas con la retención de agua y la estabilidad intestinal de los animales. Ahora, los investigadores pretenden aprovechar su estructura porosa para transportar vitaminas y otros componentes nutricionales.

El objetivo es proteger estas sustancias durante su recorrido por el aparato digestivo y evitar que se degraden antes de alcanzar el punto donde pueden ser asimiladas.

De este modo, se investiga un sistema de suplementación que permita controlar tanto el momento como el lugar en el que se liberan los nutrientes.

Una investigación en fase de laboratorio

NANOSIL-GREEN comenzó en septiembre de 2026 y se encuentra actualmente en sus primeras fases de experimentación.

El CTC pretende avanzar desde una prueba de concepto inicial, correspondiente al nivel de madurez tecnológica tres (TRL 3, por sus siglas en inglés), hasta una validación experimental de nivel cuatro (TRL 4).

Entre los ensayos previstos figura la producción de hasta 50 gramos de puntos cuánticos de carbono y 200 gramos de biochar, para comprobar si los materiales mantienen sus propiedades cuando se incrementa la cantidad fabricada.

La investigación también incorpora la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), destinada a calcular el impacto ambiental de los materiales desde la obtención de las materias primas hasta su formulación final.

El proyecto establece como objetivo una reducción del impacto ambiental superior al 20 % respecto a las alternativas tradicionales, una meta que deberá verificarse durante su desarrollo.

Por otra parte, el equipo trabaja con el área de Industria y Energía del centro en las bases de futuros modelos predictivos mediante inteligencia artificial. Estas herramientas permitirían estudiar cómo varía la liberación de los compuestos según las características de los materiales y las condiciones externas.

El CTC es una fundación privada sin ánimo de lucro, constituida en el año 2000 y ubicada en el Parque Científico y Tecnológico de Cantabria, en Santander. Su actividad se centra en la investigación aplicada y la transferencia de tecnología a empresas, con especialización en materiales avanzados, industria y energía, así como navegación y robótica.

Los resultados de NANOSIL-GREEN que superen las comprobaciones técnicas se incorporarán a las capacidades del centro para facilitar futuros proyectos de desarrollo y transferencia tecnológica con empresas.