Chile se ha propuesto ser pionero mundial en la producción de hidrógeno verde hacia el año 2050. Sin embargo, el gran desafío de esta industria no radica solo en cómo producir este combustible limpio, sino en cómo almacenarlo y transportarlo de forma segura. Frente a este obstáculo, el académico del Departamento de Ingeniería de Materiales de la Universidad de Concepción, Ángelo Oñate Soto, lleva años trabajando en una propuesta innovadora que incluye el uso de inteligencia artificial para diseñar aleaciones metálicas de nueva generación.
El problema central que aborda el académico es la «fragilización por hidrógeno». Como él mismo explica, «al ser el hidrógeno un átomo tan pequeño, ingresa en el material metálico y genera cambios que lo deterioran rápidamente». En la actualidad, la infraestructura existente no cuenta con metales que soporten estas condiciones a largo plazo, por lo que resulta imposible sostener las tecnologías del futuro con materiales desarrollados hace cincuenta o setenta años.
Para superar este límite, Oñate ha dejado atrás la tradicional y lenta ruta del ensayo y error en el laboratorio. A través de la Ingeniería Integrada de Materiales Computacional (ICME), el investigador utiliza machine learning y algoritmos genéticos para predecir y simular el comportamiento de nuevos metales a nivel termodinámico y de plasticidad cristalina.
«Si uno lo hace por la ruta tradicional, el trabajo experimental puede tomar muchos meses. Implementando rutas con machine learning en bases de datos gigantes, un proceso que normalmente tardaría seis u ocho meses se puede reducir fácilmente a dos o tres», detalla el académico, lo que se traduce en un ahorro de hasta un 70% del tiempo de investigación y al mismo tiempo en una drástica disminución de los costos operativos.
Resultados a la vista
Financiado por un proyecto interno de Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo (VRID), su equipo logró desarrollar tres aleaciones multicomponentes (o concentradoras complejas) que han demostrado un desempeño superior frente a la fragilización por hidrógeno en comparación con el mejor material comercial actual, el acero inoxidable austenítico 316L.
“Nuestras aleaciones, que son concentradoras complejas o multicomponentes, tienen un mejor desempeño frente a la fragilización por hidrógeno que el acero 316L y, además, son sustentables. Nosotros las fabricamos a través de residuos, algo muy parecido a lo que hace AZA Aceros, que fusiona chatarra para volver a operar. Utilizamos materiales reciclados y tratamos de implementar procesos más económicos, como la fundición en atmósfera abierta, para no encarecer el producto y vincularlo a un proceso de fabricación más industrial”, explicó.
El éxito de estas nuevas aleaciones radica en su metodología de diseño acelerado mediante inteligencia artificial. Dado que los metales multicomponentes comenzaron a investigarse recién en la última década, aún no existen parámetros de creación completamente establecidos.
Para resolver este vacío, el investigador integra modelos de machine learning con rutas termodinámicas tradicionales, lo que le permite procesar enormes bases de datos y utilizar algoritmos genéticos para predecir y optimizar las mejores características del material antes de fabricarlo.
Trayectoria académica
El Dr. Oñate tiene ocho años de experiencia en docencia universitaria, su labor actual destaca por la formación de capital humano avanzado. En esta línea, actualmente dirige y codirige tesis de posgrado orientadas al desarrollo de aleaciones complejas para el almacenamiento de hidrógeno y la evaluación de sistemas mecánicos estructurales.
En el ámbito investigativo, el académico ha participado en nueve proyectos financiados por Fondecyt, Fondef y Corfo. Su trabajo cuenta con el respaldo de una red de colaboración técnica que incluye al Max Planck Institute for Sustainable Materials (Alemania), la Université de Liège (Bélgica) y la Universidad de Belgrado (Serbia).Esta vinculación se refleja en su productividad científica: suma 68 artículos publicados, de los cuales un 69 % cuenta con coautoría internacional. A nivel de impacto, la mitad de sus investigaciones se ubica entre el 25 % de los documentos más citados a nivel mundial en su año de publicación, contribuyendo directamente al Objetivo de Desarrollo Sostenible 9 de la ONU (Industria, Innovación e Infraestructura).
