El Año Internacional del Vidrio ha celebrado durante 2022 este material central en el desarrollo de nuestra civilización, pero que a veces pasa desapercibido. El vidrio es un material transparente, y por eso prácticamente invisible, de alta tecnología con la capacidad de incorporar múltiples funcionalidades. Es una materia prima indispensable para las tecnologías de la información y las comunicaciones, base de la fibra óptica que nos conecta a velocidades cada vez mayores y del 5G; en biomedicina con los biovidrios, que ayudan a la regeneración ósea, y en los viales que contienen vacunas o medicamentos; es también fundamental en energías renovables formando parte de paneles solares y turbinas eólicas, y, por supuesto, en la industria de los envases y en arquitectura, donde el vidrio flotado y los aerogeles nos protegen de la intemperie y reducen el consumo energético. En definitiva, el vidrio es una herramienta fundamental en el camino para conseguir un planeta más sostenible y, quizás, más justo.

Texto: Eugenia Angulo Alonso | periodista de ciencia

Escenario: calor, luz opaca cayendo del techo, tono gris del suelo y las paredes. Un brillo anaranjado se escapa de un horno enorme en cuyo interior nada una piscina de vidrio candente. Es diciembre y hace frío en la Real Fábrica de Cristales de La Granja. El cielo está encapotado y gris, pero en este taller, de techos altísimos metálicos, acabas por quitarte el abrigo mientras el público asiste, como hipnotizado, a una representación teatral que lleva miles de años ejecutándose de la misma manera. “Es un buen trabajo para el invierno”, dice Susan Spiranovich que se mueve como un gato entre la caña de soplar y los hornos, atenta a cada movimiento de Adam Holtzinger, con quien forma la empresa de artesanía del vidrio soplado Keep Brooklyn, y Marc Barreda, soplador de vidrio en Amsterdam, cuya obra forma parte de las colecciones del Creative Glass Center of America, el Museo Nacional del Vidrio de España y el Nationaal Glasmuseum de los Países Bajos.

Los tres, Spiranovich, Holtzinger y Barreda, se conocieron hace más de veinte años en la Escuela de Arte de Cleveland y están considerados los mejores sopladores de vidrio del mundo. Los tres van vestidos de negro y llevan zapatillas. Han acudido a la Real Fábrica para hacer una demostración de técnicas venecianas de soplado con motivo de la clausura del Año Internacional del Vidrio.

Un grupo de sopladores de la fábrica los mira desde sus monos azules de trabajo. Efectivamente, es un buen trabajo para el invierno que se queda fuera, mirando desde la ventana. En el interior, el calor de los hornos se mezcla con un leve olor a cera de abejas. Los artistas untan con ella sus herramientas para que resbalen mejor y no rayen las delicadas piezas que tallan. Holtzinger y Barreda abordan una jarra de agua bendita de estilo veneciano como las que solían utilizarse en iglesias o palacios. Les gusta el estilo veneciano porque es dificilísimo; unas piezas intrincadas y elegantes como un laberinto, un reto acabarlas sin que se rompan. Holtzinger coge la caña de soplar de la que cuelga una masa de vidrio naranja con forma de panal de abejas, y la mueve, o más bien baila con ella, utilizando la gravedad, la temperatura y el aire que sopla. Muchas veces introduce la pieza que está naciendo de entre la masa naranja en otro horno más pequeño y caliente, a unos 1200ºC, que utilizan para calentar rápido. Y de vuelta a soplar, y a girar la caña.

Todo tiene algo hipnótico, como mirar el fuego o el mar, de asistir a una coreografía que no ha cambiado en dos mil años con los mismos materiales humildes: arena, aire, agua. Y el fuego. Los movimientos con la caña de soplar y el vidrio candente son precisos, rápidos, suaves, como si la caña viera un camino en el aire: sólo cuentan con unos pocos segundos para modelar antes de que el vidrio se enfríe. Barreda corta por aquí, por allá, y los restos de vidrio muerto acaban en un cubo de plástico negro. Calienta alguna herramienta para que cuando la use y toque la pieza, no la rompa por la diferencia de temperatura. Entre Holtzinger y Barreda añaden unas decoraciones girando la caña para lo que toman más vidrio del horno que dejan enfriar antes, vidrio amarillo que estará a unos 900 ºC ––el vidrio es naranja cerca de los 1 100 ºC y blanco cuando pasa de 1 500––.

Acaban la jarra de agua que se queda mirando al público, transparente, brillante, delicada, y cogen un compás para tomar medidas y rematarla con un tapón. Spiranovich pinta una corona con tiza en el suelo, ya que estamos en la casa real han decidido hacer una corona para el tapón fijándose en el logo. Se sienta para soplar por la caña en una silla baja de madera donde antiguamente se sentaban los hijos de los sopladores para aprender.

La corona es pequeña, del tamaño de una castaña o algo mayor, y endiabladamente complicada. Solo ésta podría valer unos 3 000 dólares, pero nunca venden las piezas que modelan, su objetivo es una búsqueda con los museos para conservar el conocimiento de los antiguos maestros vidrieros. Al cortar una filigrana con unas tenazas, la corona se rompe y cae al suelo. Han intentado acelerar el proceso, nos explican, pero en estas cosas no se puede correr. El público aplaude y los tres artistas sonríen. Lo volverán a intentar después de la comida.

El vidrio veneciano más antiguo conocido data del siglo XV, cuando la pequeña isla de Murano dominaba el mercado europeo, pero el vidrio ha acompañado a la humanidad casi desde nuestros principios: los arqueólogos han encontrado vestigios de este material en el revestimiento de objetos de cerámica del año 5000 a.C, en la antigua Mesopotamia, y los primeros envases elaborados con vidrio se encontraron en Egipto y datan del 2100 a.C.

Desde entonces, y gracias a virtudes tan nobles como su transparencia, brillo, versatilidad, maleabilidad, inercia química y resistencia a la corrosión, y también al ingenio, el vidrio ha modelado buena parte de la vida humana: está presente en las lentes de microscopios y telescopios, en los faros marinos, vidrieras de las catedrales, las gafas, en los acristalamientos, en la fibra óptica, y por supuesto, en las artes decorativas en las que se ha utilizado en vajillas, lámparas, joyas... A pesar de esta compañía constante a través de los siglos, quizás por su humildad ––no es más que arena sometida a altas temperaturas–– y transparencia ––miramos a través de él en lugar de observarlo directamente–– el vidrio es, de alguna forma, invisible.

Para devolverlo a la luz, la ONU declaró 2022 como el Año Internacional del Vidrio, a iniciativa de la International Comission on Glass, la Community of Glass Associations y el International Commitee for Museums and Collections of Glass. En febrero se llevó a cabo la ceremonia inaugural en el Palacio de las Naciones en Ginebra, Suiza, y ahora acaba de concluir con actos como éste de La Granja.

Es la primera vez que un año internacional se dedica a un material para resaltar sus múltiples contribuciones en el arte, la ciencia, la medicina, la industria, la biotecnología, el desarrollo de las comunicaciones e internet, así como en la vida cotidiana, todo ello en concordancia con los objetivos planteados en la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible. Según la ONU: “El vidrio ha acompañado a la humanidad durante siglos y ha mejorado la calidad de vida de millones de personas como uno de los materiales más importantes, versátiles y transformadores de la historia.”

Lo que no vemos

El vidrio, ya sea natural o artificial, es una sílice amorfa: átomos de oxígeno y silicio descolocados dentro de un sólido. La diferencia con el cuarzo es que el silicio y oxígeno están matemáticamente colocados formando una estructura cristalina y, en el caso del vidrio, no. Por esto a veces se considera como un cristal falto de terminación: las mismas materias primas con distinto proceso de enfriamiento dan lugar a un material con una estructura atómica regular, el cristal, o a uno desordenado, el vidrio. Para fabricarlo se emplean materiales humildes: la sílice de la arena, la materia prima más abundante de la Tierra, y sustancias como la caliza (CaCO3) y el carbonato de sodio (Na2CO3).

La fusión se hace en hornos a temperatura de unos 1 500ºC, y luego se enfría rápidamente. La disposición aleatoria de las celdillas de sílice permite jugar con la estructura, de forma que la adición de pequeñas cantidades de otros elementos le confieren propiedades distintas en cuanto a color, resistencia mecánica y térmica, reactividad química o comportamiento óptico. Casi cada día se encuentran nuevas propiedades para el vidrio: añadiendo boro se vuelve resistente al choque térmico, mientras que la plata o el cobre le proporcionan propiedades bactericidas; si se agregan tierras raras como el neodimio, el erbio o el cerio se pueden obtener vidrios láser de alta potencia, y añadiendo estroncio a los biovidrios se curan las fracturas óseas.

Los acristalamientos de vidrio se refuerzan con pequeñas cantidades de aluminio y magnesio y, por supuesto, éste se puede colorear. Por ejemplo, el cromo lo vuelve verde y el cobalto, azul. Prácticamente todos los elementos de la tabla periódica pueden conferir al vidrio una nueva característica. Las fibras de vidrio, por su parte, confieren una gran resistencia a los materiales compuestos, desde las raquetas de tenis hasta las palas de las turbinas eólicas y los fuselajes de los aviones. Alicia Durán, física, dirige el grupo de investigación GlaSS en el Instituto de Cerámica y Vidrio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y ha sido la presidenta mundial del Año Internacional del Vidrio.

Entre 2018 y 2021, Durán presidió la Comisión Internacional del Vidrio —la más importante del mundo en la especialidad y que agrupa a científicos, tecnólogos, artistas y todas las grandes empresas del sector—, por lo que estuvo desde el principio a la cabeza de la candidatura, que se aprobó con un poco de retraso por la irrupción en el mundo de la pandemia de covid-19.

Para el Año Internacional han contado con 2 500 instituciones de 96 países. “Estamos acostumbrados a ver el vidrio en los envases, en los acristalamientos, en los parabrisas de los coches... Eso es lo más visible, pero todo el resto de las cosas son invisibles. El vidrio es fundamental en las energías renovables: tanto en las centrales de concentración solar, como en las centrales fotovoltaicas, y en energía eólica, donde las palas de los aerogeneradores, que son de un material compuesto de matriz polimérica, están reforzadas con fibra de vidrio, hasta el 80 por ciento en peso, en algunos casos”, explica la investigadora, que pasa a enumerar las muchas áreas de las que forma parte. Una de ellas es en biomedicina, donde tiene numerosas aplicaciones; por ejemplo, los llamados biovidrios, un tipo de material —silicato de calcio con algo de sodio y fósforo— que al entrar en contacto con el plasma o la sangre genera hidroxiapatita, el mineral natural de los huesos. “Dos meses después de utilizarlo en una fractura, por ejemplo, en pacientes con osteoporosis, el vidrio ya no es detectable porque se convertido completamente en hueso”, explica.

Estos materiales han ayudado a más de dos millones de pacientes a regenerar huesos que no se habrían curado por sí solos y también se están utilizando en pastas de dientes, pero desde hace unos cinco años, los investigadores han fabricado otro tipo de materiales para regenerar tejido muscular y la piel. “Se trata de unos parches hechos de unas fibras muy finitas de vidrios de borato, parecidas al algodón de azúcar, que se prensan en un parche. Éstos se ponen en heridas persistentes, en diabéticos, por ejemplo, que pueden llevar a la amputación. Se ponen en los hospitales, todavía no están en las farmacias, y se van cambiando una vez por semana. Entre seis y ocho semanas la herida está completamente curada”. Mientras, en odontología prácticamente todos los materiales actuales son vidrios o vitrocerámicos; más recientemente, unos vidrios muy especiales se distribuyeron por el mundo con un líquido preciado en su interior: las vacunas contra la covid-19. Aunque parezcan botellitas normales, estos vidrios tienen una altísima resistencia química para que no interactúen con la vacuna, y una altísima resistencia térmica para poder guardarlos a más de 100° C bajo cero. También se usan para contener medicamentos como, por ejemplo, los que se usan en quimioterapia. “Y otra aplicación que seguramente es la más escondida y la más importante es la fibra óptica, fundamental para las telecomunicaciones y, por tanto, para internet.

De la fibra óptica inventada en el año 67 a las fibras ópticas actuales ha habido una evolución tremenda; ahora son fibras con muchos agujeros en los que se multiplica la capacidad y la velocidad de transmisión de información. La fibra óptica, que es invisible y escondida, es la base de Internet, de la revolución de las telecomunicaciones y del fenómeno de globalización, que es un tema eminentemente económico, aunque en algunos momentos, por ejemplo durante la pandemia, hemos percibido que tiene también una dimensión social.

La evolución de esas fibras ópticas tan nuevas son la base del 5G”, explica Durán. En el campo del vidrio plano, o vidrio flotado, tan usado actualmente en arquitectura, hay muchísimas aplicaciones y los acristalamientos cada vez tienen más propiedades; por ejemplo, los recubrimientos fotocrómicos, electrocrómicos, a los que aplicando una diferencia de potencial pasan de ser transparentes a coloreados. Los acristalamientos inteligentes, bajo emisivos, con control solar, permiten ahorrar una cantidad enorme de energía y reducir de forma drástica las emisiones de CO2 .

En los últimos años, los vidrieros, a los que Durán llama los primos pobres de los ceramistas, están creando materiales nanovitrocerámicos con propiedades fotónicas y luminiscentes, y también recubrimientos de vidrios por un proceso químico denominado sol-gel en el que el equipo de Durán son expertos. Estos recubrimientos pueden usarse para la protección anticorrosiva de metales, y también pueden tener propiedades fotocatalíticas de manera que se han diseñado recubrimientos autolimpiantes de vidrios, hidrofóbicos o hidrofílicos, oleofóbicos, antirreflejantes… Además de todo esto, el vidrio es el único material que puede reciclarse infinitas veces, al no degradarse durante el proceso de reciclado. Esto ha contribuido a abaratar su producción y a reducir el consumo de materias primas.En Europa ya se recicla el 78 % de los envases.

Horno para el futuro

Entre todas estas cualidades que han hecho de él un material único, el vidrio tiene una limitación que es el alto consumo de energía en su producción: las materias primas son muy baratas, pero hay que fundirlas y llevarlas a 1 500 grados, de forma que la factura energética es el gasto fundamental. En el último medio siglo, desde los años 70, la industria ha reducido en más de un 50 % el consumo energético, pero sigue buscando nuevas formas de reducirlo, evitando además así las emisiones de dióxido de carbono. El proyecto Furnace for the Future (horno para el futuro) está liderado por las 19 empresas vidrieras más importantes del mundo con el objetivo de construir un horno muy especial.

Por un lado, se trata de sustituir los combustibles fósiles por hidrógeno, lo cual no es fácil, pero ya se ha logrado; por otro, calentar con electricidad solar, eólica o mezcla de las dos. “El prototipo se está haciendo en el Reino Unido y se pensaba que estaría listo el pasado mes de noviembre, pero no les ha dado tiempo, quizás para marzo o abril, pero bueno estamos muy cerca. El problema es el tamaño de los hornos de vidrio plano que son enormes, su superficie es de unos 150 metros cuadrados. Hasta las 150 toneladas por día ya se sabe hacer y sale un vidrio de altísima calidad, pero los hornos comerciales producen entre 900–1 200 toneladas por día. Ahí está el desafío”, señala Durán.

En el mundo existen otros prototipos de horno, digamos, eficiente, y el pasado año, el fabricante de vidrio Saint-Gobain consiguió la primera producción mundial de vidrio plano, cerca de 2 000 toneladas, a partir de vidrio plano reciclado exclusivamente, lo que no es fácil, y biogas como combustible para alimentar la fusión. “La idea que nosotros teníamos cuando presentamos la candidatura del Año Internacional era hacer visible lo invisible, llegar a la gente y demostrar que el vidrio es el material sobre el cual se puede construir un mundo más sostenible y más justo, energías limpias que permitan eliminar los combustibles fósiles, internet para conectarse con los sitios más lejanos del planeta y con las poblaciones más vulnerables, para dar la oportunidad de igualarse al resto de alguna manera”, concluye la investigadora.