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José Manuel Torralba, IMDEA MATERIALES

Vivimos en un mundo de acero. Es tan común que lo usamos como metáfora de la vida cotidiana. Hay quien tiene nervios de acero, y es de acero para barcos el bíceps de tantos jóvenes musculados. Lo que no es metáfora es que el acero está ahí donde miremos: en los envases de comida, en las joyas, en los edificios, las neveras, los ferrocarriles, las carreteras, los implantes quirúrgicos, los coches, el carrito de la compra, la cuna del bebé, las cuerdas de un piano…

El acero es la segunda materia prima más consumida a nivel global después del petróleo (¡solo el acero constituye el 99 % del consumo de metales en el mundo!). Y también es, atención, el material metálico que más se recicla: el 100 % del acero se puede reciclar y el 90 % del acero que se consume es reciclado. El mineral de hierro, principal materia prima para su fabricación, es abundante y, además, su manejo no es peligroso para el ser humano.

Por otra parte, estamos ante un material barato de producir que se puede moldear, forjar, soldar… Es resistente, fácil de fabricar y ligero, si consideramos su resistencia específica (resistencia dividida por densidad). Si se construyera de nuevo la torre Eiffel con acero en vez de hierro, sería entre 3 y 4 veces más ligera que la actual.

Dentro de cien años, muchos de los materiales y aleaciones de moda sobre los que más se investiga hoy habrán dejado de utilizarse por su criticidad, por su insalubridad, por su valor estratégico o por su escasez. Pero el acero seguirá siendo imprescindible.

Entonces, ¿por qué no se investiga más? ¿Acaso está proscrito?

Nadie se acuerda del acero

Si se pide a una veintena de expertos que listen diez nuevos materiales, o diez materiales avanzados, es difícil que se acuerden del acero. Si miramos los contenidos de diez másteres sobre nuevos materiales o materiales avanzados, tampoco encontraremos al acero en el programa. Y lo que es peor, si escudriñamos cualquier convocatoria competitiva de proyectos de Ciencia e Ingeniería de Materiales, difícilmente encontraremos el rubro acero entre las líneas prioritarias para financiar.

Sin embargo, no hay material estructural que más nos influya como sociedad, en general, y como sociedad tecnológica en particular. No hay material estructural del que dependan más las llamadas nuevas tecnologías que del acero. Y es también el acero uno de los materiales que más afectan, en diferentes sentidos, a la llamada transición energética.

Las bondades de la perlita

El acero es una aleación basada en el hierro y el carbono, junto con otros elementos de aleación. Su microestructura está gobernada por una reacción llamada eutectoide que da lugar, en la mayoría de los casos, a un material ideal que se conoce por perlita. La perlita podría considerarse el material compuesto perfecto, si no fuera porque, realmente, no es un material compuesto.

La perlita la constituyen láminas alternadas de hierro (dúctil y blando) y carburo de hierro (frágil y duro), tan íntimamente unidas y en una relación tan perfecta que el resultado es un material muy resistente y con una aceptable ductilidad.

Esa microestructura del acero puede ser modificada con miles de posibles tratamientos térmicos que ofrecen prestaciones que abarcan miles de posibles combinaciones entre resistencia/dureza y ductilidad. De hecho, no existe ninguna otra familia de aleaciones tan versátil.

Y para rematar la bondad de este material, todos los procesos de fabricación, puesta en forma y tratamientos térmicos son, posiblemente, los más fiables y reproducibles de entre todas las aleaciones que existen.

El talón de Aquiles del acero: la generación de CO₂

El acero primario se obtiene a partir de la reducción de mineral de hierro en forma de óxidos en los altos hornos.

Este es el talón de Aquiles del acero, ya que en este proceso se generan cantidades ingentes de CO₂. Es el segundo proceso industrial, después de la fabricación de cemento, en capacidad de generar CO₂. Y en un mundo enfrascado en la búsqueda de las emisiones cero, esto supone un problema. Eso sí un problema con solución, porque puede fabricarse acero sin emitir CO₂, sustituyendo el material necesario para la reducción, el carbono (normalmente en forma de coque), por hidrógeno.

Dado que necesitamos al acero en la totalidad de la producción de las energías llamadas alternativas, urge aumentar la I+D en procesos, también alternativos, de producción de acero primario. Y no olvidemos que el acero es la aleación que más se recicla, por lo que una gran parte del acero que se consume es “secundario”, es decir, viene del reciclado.

No existe ningún material, ninguna aleación, de la que los ingenieros o científicos sepamos más. Conocemos todas sus interioridades. Todas las herramientas de simulación (empezando por la simulación termodinámica), de diseño y de desarrollo empezaron usando el acero como material objeto de estudio. Los tratamientos térmicos del acero son la referencia para el estudio de cualquier otra aleación. La Ciencia de Materiales se fundamenta en la metalurgia física del acero. Uno de los primeros diagramas de fases estudiados fue el diagrama Fe-C, y es sin duda el diagrama más utilizado.

Nuestra sociedad necesita que se haga inversión de I+D en acero

Hoy en día, y en las próximas décadas, el acero forma y formará parte de nuestra vida, y necesitamos tener el mejor acero posible.

Devolvamos al acero a la primera línea de la inversión en I+D. Nos guste o no, seguimos en la edad del hierro, y el acero aún nos puede sorprender igual que hace 40 siglos, cuando los ejércitos egipcios alucinaron con un nuevo material que usaban los hititas, que cortaba como la mantequilla sus espadas y escudos de bronce y les daba la victoria en la batalla.

José Manuel Torralba, Catedrático de la Universidad Carlos III de Madrid, IMDEA MATERIALES

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.