El investigador Lluís Jofre Cruanyes recibe una ayuda ERC Starting Grant para crear la primera generación de prototipos de turbulencia en chip para transferir energía

El investigador y profesor de la UPC – BarcelonaTech, Lluís Jofre Cruanyes, ha sido distinguido con una ayuda ‘Starting Grant’ del European Research Council (ERC) para crear tecnologías y soluciones energéticas disruptivas que permitirán, entre otros avances, desarrollar la próxima generación de sistemas de conversión de energía y tecnologías de propulsión aeroespacial. Por eso, se desarrollarán de forma pionera prototipos de turbulencia en chip que tendrían un rendimiento potencial ciento veces superior a la tecnología actual.

Los chips microfluídicos son dispositivos tecnológicos que están revolucionando la investigación en campos como la química, la biotecnología o las ciencias ambientales. Se trata de microsistemas que integran diferentes funciones en un chip de la medida de un cabello humano o una célula, con aplicaciones tan diversas como diagnosticar enfermedades, detectar trazas químicas o analizar la contaminación atmosférica.

Sin embargo, las oportunidades tecnológicas que permite la miniaturización de sistemas no ha sido todavía aprovechada para mejorar procesos relacionados con la energía. Esto es debido principalmente al comportamiento laminar de los fluidos en la microescala, puesto que, en estas condiciones, los fluidos se comportan de manera diferente a como lo hacen en condiciones macroscópicas, y dan lugar a bajas tasas de mezcla y transferencia.

La ausencia de turbulencia a escalas microfluídicas es un problema central sin resolver en la ciencia de fluidos térmicos, conocido como la ‘frontera microfluídica’. Superar esta frontera es el objetivo principal del proyecto ‘SCRAMBLE - Turbulence-Donde-a-Chip: Supercritically Overcoming the Energy Frontier in Microfluidics’, liderado por Lluís Jofre Cruanyes, investigador Beatriz Galindo del Grupo de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Fluidos (GReCEF) y profesor del Departamento de Mecánica de Fluidos en la Escuela de Ingeniería de Barcelona Este (EEBE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC).

En este marco, la ayuda Starting Grant concedida por el European Research Council (ERC) permitirá, por primera vez, miniaturizar la ‘turbulencia en un chip’, induciendo un flujo turbulento en microchips mediante el uso de fluidos supercríticos a alta presión. Se trata de un nuevo enfoque que aprovecha las propiedades termofísicas híbridas de los fluidos a presiones supercríticas —en que se combinan propiedades de líquido y gas— para activar/desactivar el flujo turbulento modulando la temperatura y/o la presión del fluido.

El proyecto SCRAMBLE pretende redefinir los límites físicos establecidos durante las últimas décadas en la ciencia e ingeniería de la microfluídica. Como resultado de la investigación, se diseñará, fabricará y probará una primera serie de prototipos de turbulencia en chip para transferir energía, con aproximadamente cien veces más eficiencia de mezclado y transferencia que los microdispositivos estándares.

A medio y largo plazo, la tecnología propuesta podría permitir la miniaturización eficiente de ciclos termodinámicos para la generación de energía, la reconceptualización de la próxima generación de procesadores y semiconductores —con mejor capacidad de refrigeración— y la adopción de nuevas soluciones microfluídicas para sistemas de transporte y propulsión, entre otras aplicaciones.

Según explica el investigador Lluís Jofre Cruanyes, “la combinación de microfluídica, turbulencia y fluidos supercríticos que se quiere estudiar es un campo inexplorado con un gran potencial para obtener nuevos conocimientos y desarrollar tecnologías y soluciones energéticas disruptivas; por ejemplo, desarrollar la próxima generación de sistemas de conversión de energía (turbinas de gas, ciclos de Rankine o energía de biomasa) y tecnologías de propulsión aeroespacial”. Esta tecnología también será clave en el desarrollo de las futuras bombas de calor, los refrigeradores y las máquinas térmicas de tamaño microscópico, así como en los dispositivos de almacenamiento de energía y baterías.

Para el desarrollo del proyecto, la ayuda Starting Grant otorga una subvención de 1,5 millones de euros a lo largo de los próximos cinco años.

Lluís Jofre Cruanyes es profesor e investigador Beatriz Galindo (Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, España) en el Departamento de Mecánica de Fluidos de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (España), donde imparte cursos de Mecánica de Fluidos, Termodinámica y Fenómenos de Transporte, entre otros.

Fomentar la investigación de excelencia en Europa

Las ayudas Starting Grant son una iniciativa del European Research Council (ERC) para fomentar la investigación de más alta calidad en Europa y apoyar la investigación de frontera impulsada por investigadores e investigadoras en todos los campos. En esta edición, se han concedido 619 millones de euros a proyectos de 397 investigadores e investigadoras noveles de 22 países de la Unión Europea o países socios, 13 de los cuales trabajan en centros de investigación y universidades catalanas: la UPC (1), la Universitat Pompeu Fabra (4), el Centro de Regulación Genómica (3), la Universitat de Barcelona (2), el Instituto de Investigación Biomédica (2) y la Universitat Autònoma de Barcelona (1).

Esta financiación ayudará a los investigadores e investigadoras jóvenes a poner en marcha los proyectos, a crear los equipos y a poner en práctica investigación innovadora. Las propuestas seleccionadas abarcan todas las disciplinas de la investigación, desde las aplicaciones médicas de la inteligencia artificial, el control de la materia mediante la luz o el diseño de un régimen jurídico para un marketing de influenciadores honesto. Se calcula que las ayudas darán lugar a más de 2.000 puestos de trabajo para becarios postdoctorales, estudiantes de doctorado y otro personal de las instituciones de acogida. El 43% de las subvenciones se han concedido a mujeres investigadoras, una proporción superior al 37% del 2020 y que es, de hecho, la más alta hasta ahora. En total, en esta edición se han recibido 4.000 propuestas.