"La biofotónica es una nueva manera de entender la iluminación"

El nuevo campo de la biofotónica creado por el grupo de Materiales y Dispositivos Optoelectrónicos Híbridos, liderado por el científico Rubén Costa en el Instituto IMDEA Materiales en Madrid ha sido reconocido como una de las tecnologías más disruptivas de 2017 por el MIT Technology Review (Massachusetts Institute of Technology Technology Review). El MIT ha considerado que el cambio de visión que Costa ha proporcionado al mundo de la iluminación puede responder de una forma satisfactoria a los problemas de salud y economía asociados con la iluminación de las casas. 

Este científico ha desarrollado prototipos de iluminación basados en proteínas luminiscentes que se usan como filtros de color que cambian la intensidad y calidad de la luz producida en luminarias, LED, pantallas de ordenador, etc. Este material híbrido posee una luminiscencia y estabilidad sorprendentes, dando lugar a una luz saludable y fácil de adaptar a las distintas necesidades. Además, son muy baratos de producir y ecológicos. 

Rubén Costa tiene una fama internacional que se ha ido consolidando a lo largo de su carrera gracias a prestigiosos premios científicos e industriales para jóvenes investigadores. Este nuevo reconocimiento es de ámbito nacional, ahora Costa está compitiendo con otros candidatos de países de la Unión Europea por el reconocimiento europeo del MIT que será dado a conocer en septiembre. En esta entrevista conoceremos su visión revolucionaria del mundo de la iluminación.

1.- Para empezar esta entrevista, nos gustaría conocer cómo nació su vocación científica ¿Cuándo y por qué decidió que quería ser científico?

Si miro atrás me acuerdo de lo mucho que aprendí durante la carrera de químicas en la Universidad de Valencia, pero también de lo poco que me supo. Al acabar necesitaba continuar mi aprendizaje y el doctorado era el siguiente paso lógico. Fue entonces cuando me di cuenta de que mi verdadera vocación era ser científico, una persona que no puede dejar de aprender.

2.- ¿Cuál es su formación y trayectoria como investigador? ¿A qué instituciones ha estado vinculado hasta ahora?

Realicé la tesis doctoral en la Universidad de Valencia (2007-2010), centrándome en dispositivos luminiscentes de capa fina basados en complejos de iridio. Entonces el principal problema era la estabilidad de los dispositivos que era de unos pocos minutos. Yo los mejoré hasta miles de horas. Estos avances fueron premiados por la Real Sociedad de Química Española y por la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Desde 2011 hasta 2013 fui investigador posdoctoral Humboldt en la Universidad de Erlangen-Nuremberg. Allí trabajé en el desarrollo de células solares basadas en sistemas de grafeno y nanotubos de carbono. Fui capaz de demonstrar dispositivos muy eficientes basados en grafeno. Estos resultados fueron premiados por la Plataforma Tecnológica Española de Química Sostenible (SusChem) con el Post-doc Suschem 2014. Desde 2013 hasta 2017, fui jefe de grupo junior en esta misma Universidad, trabajando en sistemas de iluminación basados en materiales ecológicos y baratos como las proteínas luminiscentes. Mis avances han sido reconocidos con el Premio de Jóvenes Investigadores 2016 por la Real Sociedad de Química Española, la medalla de plata a los mejores químicos europeos 2016 por la European Association for Chemical and Molecular Sciences (EuChemMS), el premio LPS Scientific Award otorgado por la European Lighting Conference al concepto más revolucionario en iluminación, el premio ADUC 2017 por la Asociación de químicos alemanes (GDCh, por sus siglas en alemán), y ahora como el talento innovador 2017 por el MIT. Todos estos premios los considero un reconocimiento a la calidad de trabajo y esfuerzo de mi grupo y además, son un aliciente para motivarnos a seguir trabajando. De hecho parte de mi grupo ahora está en el Instituto IMDEA Materiales donde he comenzado como investigador senior desde este año.

De izquierda a derecha: Rubén Costa, Elisa Fresta, Verónica Fernández-Luna y Pedro Braña

3.- ¿En qué líneas de investigación está trabajando y qué resultados concretos espera alcanzar?

Mi visión para el desarrollo de nuevas tecnologías centradas en la iluminación y la generación de energía renovables es hacer realidad el concepto green photonics. Básicamente, mi objetivo es diseñar nuevas tecnologías basadas en materiales baratos, ecológicos y sostenibles.

El bio-LED y las bio-pantallas son un perfecto ejemplo. Esta nueva tecnología se basa en el uso de convertidores de color preparados con proteínas fluorescentes. Estos compuestos se conocen desde los años sesenta y, de hecho, el Premio Nobel de Química 2008 fue otorgado a los desarrolladores de este nuevo material. A pesar de las propiedades luminiscentes de las proteínas, éstas no eran aptas para aplicaciones en optoelectrónica debido a su baja estabilidad y a la necesidad de agua. En mi grupo hemos desarrollado una goma que mantiene las propiedades luminiscentes de las proteínas durante años permitiendo su implementación en sistemas de iluminación. 

4.- ¿Qué utilidad económica y social tiene su proyecto? ¿Cómo va a beneficiarse la sociedad de los resultados que obtenga?

Los LED blancos están basados en un chip que emite luz azul que pasa a través de un filtro basado en materiales inorgánicos que parcialmente absorben la luz azul y emiten luz amarillo-anaranjada. La combinación de ambas emisiones parece blanco a nuestros ojos. Las principales limitaciones son el precio de estos convertidores inorgánicos, que representan de un 10-20% del coste total del LED y la necesidad de generar una luz blanca más saludable que cubra la parte roja del espectro. Los LED tienen un poder de iluminación que es muy superior a las bombillas convencionales y debido a ello existen recientes estudios sobre los riesgos de salud asociados a la contaminación lumínica de los LED.

El bio-LED es un LED comercial en el que hemos eliminado los convertidores de color actuales que son caros y poco saludables por filtros de proteínas que son muy baratos de producir y ecológicos. Además, podemos producir una luz blanca saludable que se aproxima a la que nos proporciona el sol a lo largo del día. Es decir, siguiendo las mejoras de la estabilidad del bioLED, pensamos que ésta alternativa abaratará los precios de los LED blancos y nos proporcionará una luz saludable en nuestros hogares.  

5.- ¿Cuántos grupos trabajan en este campo?

Prácticamente nadie más que nosotros, el origen de esta línea de investigación fue el usar un material que se había descartado hace más de 15 años. Hoy lo hemos usado para fabricar LED y pantallas. Sin embargo, me alegra que otro grupo del MIT ha demostrado que las proteínas se pueden usar para fabricar láseres. Creo que el campo que he creado podría abrir un nuevo horizonte en el mundo de la iluminación.

6.- ¿Considera que está, como investigador, en un momento especialmente creativo de su carrera investigadora?

Sinceramente, no lo creo. La proyección de mi carrera siempre ha ido ligada a desafíos tecnológicos que necesitaban una respuesta inmediata. Como mentor de mis estudiantes de doctorado siempre les planteo los desafíos que ponen en evidencia lo mucho que todavía tenemos que aprender. La creatividad nace de estas preguntas y de los esfuerzos por responderlas.

7.- ¿Qué cualidades cree que debe tener un buen investigador?

Curiosidad, sacrificio, tenacidad y una capacidad insaciable de hacerse preguntas y de querer responderlas.

8.- ¿Con qué dificultades os estáis topando para lograrlo?

Estoy peleando por conseguir una financiación europea y privada que sea continuada por un periodo de tiempo razonable para entender y mejorar esta tecnología. La inversión inicial de esta investigación fue obtenida con un proyecto nacional para campos emergentes y de alto riesgo. Ahora estamos muy alejados del "proof of concept" industrial y tenemos que demostrar el verdadero potencial de este nuevo campo de investigación.