Un nuevo material nacido en un laboratorio de química podría cambiar la forma en que lanzamos cohetes… y reabrir el debate sobre cuánto contamina realmente la carrera espacial. Un equipo de la Universidad de Albany ha sintetizado un compuesto de alta energía, el diboruro de manganeso (MnB₂), que almacena mucha más energía que el aluminio que se usa hoy en muchos propulsores sólidos.
Según los datos del propio equipo, MnB₂ libera más de un veinte por ciento de energía extra por unidad de masa y alrededor de un ciento cincuenta por ciento más por volumen que el aluminio metálico de los propulsores sólidos actuales. En la práctica, un cohete podría llevar menos combustible para hacer la misma misión y reservar más espacio para instrumentos científicos, víveres o muestras que vuelvan a la Tierra.
El proyecto está liderado por el químico Michael Yeung, que resume el problema con una idea muy cotidiana. En una nave espacial el espacio es oro. Cada centímetro que dejas de llenar con combustible lo puedes dedicar a algo útil para la misión, desde un experimento climático hasta el contenedor donde viajarán rocas de Marte.
Cómo funciona este nuevo combustible sólido
MnB₂ pertenece a una familia de compuestos a base de boro que los químicos llevan décadas sospechando que esconderían propiedades poco comunes, pero que eran casi imposibles de fabricar con las técnicas clásicas. Hoy, gracias a herramientas como el fundidor de arco, ese límite técnico empieza a romperse.
El procedimiento tiene poco de doméstico. Los investigadores prensan polvos de manganeso y boro para formar una pastilla y la someten a una corriente eléctrica muy intensa que la calienta hasta unos tres mil grados centígrados. El material se funde y luego se enfría de forma casi instantánea para “congelar” su estructura interna. A escala atómica, el átomo de manganeso queda rodeado de más vecinos de lo que le gustaría, como un muelle comprimido que guarda energía a la espera de soltarse.
Modelos por ordenador han permitido ver esa estructura con más detalle. MnB₂ forma una especie de “sándwich” de hexágonos entrelazados que, en teoría, deberían ser simétricos. Aquí llega el truco. Esos hexágonos están ligeramente torcidos, una pequeña deformación que actúa como almacén de energía. Cuando el compuesto se enciende en un propulsor, esa deformación se relaja y la energía acumulada se libera de golpe.
Pese a su enorme contenido energético, los ensayos indican que MnB₂ es estable al manejo. No prende solo y necesita un agente de ignición, por ejemplo un combustible líquido como el queroseno, para comenzar la combustión.
Cohetes más eficientes, pero no automáticamente “verdes”
Que un cohete necesite menos kilos de combustible para hacer el mismo trabajo suena bien para el clima. Además, la industria espacial busca alternativas a los propulsores sólidos cargados de aluminio, que liberan óxidos de aluminio y ácido clorhídrico en la atmósfera, compuestos que se han relacionado con efectos sobre la capa de ozono y partículas persistentes en altura.
Conviene poner las cosas en contexto. Los lanzamientos espaciales representan todavía menos de una centésima parte de las emisiones globales de dióxido de carbono, pero su peso climático no se mide solo por el CO₂. Parte de los gases y partículas se inyectan directamente en la estratosfera, donde el hollín y otros compuestos tienen un efecto de calentamiento mucho mayor que el de fuentes al nivel del suelo y pueden modificar el ozono.
Aquí entra el matiz. Un combustible más denso y eficiente como MnB₂ podría reducir la masa de propelente necesaria para cada lanzamiento y, en teoría, rebajar emisiones por misión. Sin embargo, los autores del trabajo se han centrado en la parte energética y estructural del material. Por ahora no se han publicado análisis detallados sobre qué gases y partículas generaría exactamente MnB₂ al quemarse en un motor real, ni un estudio de ciclo de vida que incluya la minería de manganeso y boro o el procesado industrial a gran escala. Esa información será clave para decir si este “supercombustible” ayuda de verdad a recortar la huella ambiental del sector espacial.
Además, los expertos en contaminación por lanzamientos recuerdan otro riesgo. Si los nuevos combustibles abaratan aún más los viajes espaciales, el resultado podría ser un aumento rápido del número de cohetes y satélites, justo lo que ya preocupa a investigadores que piden normas internacionales frente al crecimiento de megaconstelaciones y turismo espacial.
De los cohetes al coche y al contenedor de plásticos
El interés ambiental de MnB₂ no se queda en el espacio. La misma arquitectura basada en boro que hace tan energético a este material podría servir, según el propio grupo de investigación, para fabricar catalizadores de coche más duraderos y para acelerar procesos de descomposición de plásticos. En otras palabras, una línea de investigación pensada para cohetes podría terminar ayudando a reducir emisiones en la carretera y a tratar parte de los residuos que hoy acaban en vertederos o en el mar.
Queda mucho por delante. De momento hablamos de muestras fabricadas en laboratorio, no de toneladas listas para una rampa de lanzamiento. Falta comprobar si MnB₂ se puede producir de forma segura y económica a gran escala, cómo se comporta en motores reales y cuál es su impacto ambiental comparado con los combustibles que pretende sustituir.
Lo que sí está claro es que la química de materiales vuelve a recordarnos algo importante. A veces, un pequeño giro en la estructura de un cristal puede acabar influyendo en cómo usamos la energía, en la contaminación del aire e incluso en lo que cabe o no cabe en la bodega de un cohete.
El estudio científico que describe MnB₂ se ha publicado en la revista Journal of the American Chemical Society.
