Foto: Jay F. Whitacre es el ganador del premio Lemelson-MIT 2015 valorado en 500.000 dólares, que es concedido a inventores en la etapa intermedia de sus carreras.

El ciclo de innovación típico funciona más o menos así: una idea genera un invento que se desarrolla, se revisa, y se crea un prototipo, que después se escala hasta convertirse en un producto que genera beneficios.

Este viaje a menudo incluye un "valle de la muerte" que suele producirse hacia el final del proceso. Este valle presenta el típico dilema de la gallina y el huevo: se necesita financiación para superar los obstáculos para el lanzamiento del producto, pero sin ventas no se consigue la financiación. Y así, según relata la historia, se requiere una aportación importante de capital para atravesar este valle mediante la implementación y la mejora de la fabricación a escala hasta que nazca un producto y se generen beneficios.

Las innovaciones del campo energético se enfrentan a un obstáculo mayor y que aparece antes, especialmente las que dependen de enfoques intensivos en materiales. A lo largo de la última década, los apoyos crecientes para ese tipo de tecnologías han revelado lo inesperadamente difícil que puede resultar producir prototipos realmente representativos que puedan producirse a escala, incluso para inversores experimentados de la élite mundial. Se necesitan enormes cantidades de financiación y mucho esfuerzo conmensurables para llegar hasta el punto donde empieza el valle de la muerte tradicional para tecnologías menos intensivas en materiales (ver "Innovar con materiales no es como crear 'apps', requiere una gran inversión de capital").

¿Por qué ha de ser así? Pues sencillamente, las tecnologías para la generación, conversión y almacenamiento de energía típicamente dependen de materiales novedosos con nuevas prestaciones. Estos materiales normalmente necesitan técnicas de fabricación poco desarrolladas, que a su vez a menudo requieren unas inversiones de capital desorbitantes. Otras clases de tecnología no se enfrentan a este problema: en la tecnología de la información, el producto consiste en software y apps que se programan y se distribuyen electrónicamente, mientras que en el caso de los dispositivos médicos, los beneficios se pueden conseguir con la producción de una cantidad relativamente pequeña de unidades a un precio muy alto por unidad.

En muchos casos, entonces, un inventor que consiga resultados novedosos en un laboratorio universitario o en un garaje se enfrentará no sólo a los retos ubicuos del desarrollo del producto, sino a una realidad aún más desalentadora: antes de que se puedan fabricar prototipos, debe demostrar alguna forma de producción a escala y un camino hacia la rentabilidad económica. Ese proceso por sí solo puede llevar entre cinco y diez años y costar cientos de millones. En otras palabras, un resultado prometedor de una tecnología energética sin una clara estrategia para la fabricación económica a escala representa una falsa panacea que puede engañar al público, los inversores, los gestores de programas de financiación y hasta a los propios inventores.

Un resultado prometedor de una tecnología energética sin una clara estrategia para la fabricación económica a escala representa una falsa panacea que puede engañar al público, a los inversores, a los gestores de programas de financiación y hasta a los propios inventores.

Los nuevos inventores que trabajan en este espacio se enfrentan a una dura elección. Pueden desarrollar tecnologías que son altamente fabricables mediante el uso de equipos existentes. O pueden divisar la manera de desarrollar tanto el producto como un nuevo enfoque a la fabricación en paralelo. Esta elección no está bien comprendida por la mayoría de los jóvenes innovadores, que simplemente no están experimentados en el mundo de la fabricación "a escala energética".

Las grandes empresas establecidas suelen disponer de los recursos necesarios para desarrollar nuevos procesos de fabricación. Sin embargo, también suelen estar altamente incentivadas para minimizar los gastos en equipos de producción y pueden ser reticentes a la hora de abandonar un enfoque conocido y comprendido en favor de una opción más nueva y arriesgada.

Esto nos deja en una encrucijada: ¿Cómo producirá la próxima generación de innovadores independientes de materiales energéticos unas tecnologías que cumplan con la promesa de sus resultados iniciales, si la mayoría de estos resultados iniciales requieren nuevas tecnologías de fabricación? ¿De dónde procederá la financiación necesaria, y cómo la obtendrán los inventores?

Como ganador del Premio Lemelson-MIT 2015, dedicaré parte de mis ganancias a la exploración de la siguiente pregunta: "¿Podremos fomentar un proceso de investigación y desarrollo que proporcione resultados más escalables que puedan tener un impacto real a corto plazo?". Específicamente, donaré fondos (mediante una donación a la Universidad de Carnegie Mellon) para la exploración del proceso de aceleración de la experimentación basada en materiales para la rápida fabricación a escala incluso cuando se necesite de técnicas novedosas de producción.

El concepto de "diseño para la fabricación" (DFM, por sus siglas en inglés) - que combina el diseño de productos y la planificación de procesos en una actividad integrada - goza de un amplio apoyo en el sector comercial, pero apenas es reconocido por el mundo de las investigaciones académicas. Creo que la proyección más amplia del paradigma DFM a la comunidad fundamental de investigaciones es crítico para las tecnologías energéticas intensivas en materiales. Como tal, "la experimentación para la fabricación", donde la escalabilidad y la economía son consideraciones clave incluso al realizar experimentos fundamentales, debería ser más reconocida como crítica en situaciones donde se exploren las funciones de nuevos materiales, especialmente para su uso en tecnologías energéticas. Cualquier resultado fundamental, nuevo e interesante debería evaluarse críticamente desde un principio en términos de su potencial real de escalarse económicamente.

Nos encontramos en el precipicio de una nueva era. El consumo energético a nivel mundial sigue aumentando, mientras que las emisiones han de reducirse y las eficiencias deben crecer en un plazo demasiado corto para un enfoque tradicional por parte de la comunidad de la investigación. Los que trabajen en las fases tempranas y fundamentales de soluciones de próxima generación deberían tener en cuenta la magnitud de los problemas y eliminar aspectos poco prácticos del trabajo antes de afirmar sus éxitos. Mientras siga educando a la próxima generación de inventores e innovadores, trabajaré duro para difundir este mensaje y practicar este estilo de investigaciones en mis emprendimientos académicos y profesionales.

El doctor Jay F. Whitacre, es el ganador del Premio Lemelson-MIT 2015 de 500.000 dólares (unos 445.000 euros), que reconoce a inventores en la etapa intermedia de sus carreras dedicados a mejorar el mundo mediante extraordinarias invenciones tecnológicas. Whitacre es un profesor de la Universidad de Carnegie Mellon (EEUU) de los departamentos de Ciencia de Materiales e Ingeniería y de Ingeniería y Políticas Públicas. También es el fundador y el director de tecnología de Aquion Energy, un fabricante de unidades de almacenaje de energía limpia y sostenible.