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Estas son las 10 principales tecnologías emergentes de 2021

La edición del décimo aniversario del Informe de las 10 principales tecnologías emergentes del Foro Económico Mundial enumera las nuevas tecnologías que están preparadas para impactar al mundo en los próximos tres a cinco años.

Los expertos convocados por el Foro Económico Mundial y Scientific American destacan los avances tecnológicos que podrían revolucionar la agricultura, la salud y el espacio. Entre las tecnologías de la lista se encuentran los cultivos autofertilizantes, la fabricación de medicamentos a pedido, los diagnósticos sensibles al aliento y las casas impresas en 3D. En la COP26, los países se comprometieron con nuevos y ambiciosos objetivos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en esta década. El cumplimiento de estas promesas dependerá del desarrollo y la ampliación de tecnologías ecológicas.

Dos de esas tecnologías, la producción de amoníaco «verde» y cultivos de ingeniería que producen su propio fertilizante, ambas con el objetivo de hacer que la agricultura sea más sostenible, se incluyeron en la lista de tecnologías emergentes de este año.

Las 10 principales tecnologías emergentes.

Desde sensores de respiración que pueden diagnosticar enfermedades hasta la carga inalámbrica de dispositivos de baja potencia, la lista de las principales tecnologías emergentes de este año está repleta de avances inspiradores relacionados con el medio ambiente, la salud, la infraestructura y la conectividad. Los expertos redujeron decenas de nominaciones a un grupo selecto de nuevos desarrollos con el potencial de alterar el status quo y estimular un progreso real.

Aquí están las 10 principales tecnologías emergentes de 2021:

Aumenta la descarbonización

Un siglo desde que los científicos propusieron que el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre provocaría que retenga el calor y provoque el calentamiento planetario, se está realizando un esfuerzo global para impulsar la descarbonización en todos los aspectos de la vida diaria. Los gobiernos y las industrias han asumido compromisos fundamentales para reducir las emisiones de carbono.

El cumplimiento de esos compromisos exigirá, durante los próximos tres a cinco años, una innovación sin precedentes y una ampliación a niveles industriales de tecnologías incipientes como: almacenamiento masivo de energía, fuentes químicas bajas o nulas en carbono, transporte ferroviario revitalizado, secuestro de carbono, agricultura baja en carbono, cero emisiones de carbono. vehículos de emisión y fuentes de energía, así como monitoreo de cumplimiento acordado a escala global.

Cultivos que elaboran su propio fertilizante

Hoy en día, el mundo utiliza más de 110 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados para mejorar la producción de cultivos anualmente. ¿Qué pasaría si los cultivos pudieran capturar nitrógeno por sí mismos, «fijándolo» a sí mismos en forma de amoníaco como lo hacen las legumbres como la soja y los frijoles? Al ser una de las principales tecnologías emergentes, los investigadores ahora apuntan a persuadir a otros cultivos como el maíz y otros cereales para que también se autofecundan.

En un enfoque, los investigadores están trabajando para emular la comunicación molecular simbiótica entre leguminosas y bacterias para crear nódulos de raíces: las fábricas de fertilizantes naturales de las leguminosas. En otro, a las bacterias del suelo que normalmente colonizan las raíces de los cereales (pero que normalmente no crean nódulos) se les enseña a producir nitrogenasa, un componente clave que convierte el nitrógeno atmosférico en amoníaco compatible con las plantas.

Diagnosticar enfermedades con una bocanada de aire Pronto, las pruebas de detección de enfermedades podrían ser tan simples para los pacientes como exhalar. Los nuevos sensores de aliento pueden diagnosticar enfermedades tomando muestras de las concentraciones de los más de 800 compuestos contenidos en el aliento humano. Por ejemplo, cantidades elevadas de acetona en el aliento humano indican diabetes mellitus. Los sensores buscan cambios en la resistencia eléctrica a medida que los compuestos respiratorios fluyen sobre un semiconductor de óxido metálico. Luego, los algoritmos analizan los datos del sensor.

Si bien esta tecnología emergente necesita refinamientos antes de que pueda generalizarse, en un estudio de marzo de 2020 en Wuhan, China, los sensores lograron una notable precisión del 95 por ciento en la detección de COVID-19 y una sensibilidad del 100% en la diferenciación de pacientes.

Fabricación de productos farmacéuticos a pedido

Hoy en día, los medicamentos generalmente se elaboran en grandes lotes, en un proceso de varios pasos con diferentes partes dispersas en lugares de todo el mundo. Puede llevar meses completar el proceso, que involucra cientos de toneladas de material, lo que crea algunos desafíos en la consistencia y el suministro confiable. Los avances en la fabricación de microfluidos y medicamentos a pedido permiten ahora fabricar un número pequeño pero creciente de productos farmacéuticos comunes según sea necesario.

También llamado fabricación de flujo continuo, el proceso mueve los ingredientes a través de tubos a pequeñas cámaras de reacción. Los medicamentos se pueden fabricar en máquinas portátiles en ubicaciones remotas u hospitales de campaña, con dosis adaptadas a pacientes individuales; un desafío pendiente es reducir el alto costo de esta tecnología emergente.

Energía de señales inalámbricas

El Internet de las cosas (IoT) se compone de miles de millones de dispositivos electrónicos que aprovechan la conectividad a Internet para algunos aspectos de su funcionalidad. Los sensores de IoT, a menudo dispositivos de energía extremadamente baja que informan datos críticos para nuestra vida diaria, son un desafío para mantener cargados, ya que las baterías tienen una vida útil limitada y, una vez implementadas, los entornos locales a menudo no permiten el contacto físico.

Con el advenimiento de 5G que ahora proporciona señales inalámbricas de potencia adecuada, una pequeña antena dentro de los sensores de IoT puede «recolectar» energía de tales señales. Un precursor de esta tecnología emergente se ha utilizado durante mucho tiempo en «etiquetas» automatizadas que funcionan con señales de radio emitidas cuando los conductores pasan por las estaciones de peaje.

Diseñar una «vida útil» más larga

El porcentaje de la población mundial de 60 años o más casi se duplicará, del 12 al 22 por ciento, entre 2015 y 2050, predice la Organización Mundial de la Salud. El envejecimiento está asociado con enfermedades tanto agudas como crónicas como el cáncer, la diabetes tipo 2, la demencia y las enfermedades cardíacas.

Los investigadores han demostrado una comprensión temprana de los mecanismos moleculares del envejecimiento, lo que podría ayudarnos a llevar vidas no solo más largas, sino también más saludables. Usando tecnologías ómicas (que pueden cuantificar simultáneamente toda la actividad genética o la concentración de todas las proteínas en una célula, por ejemplo) y conocimientos de la epigenética, los investigadores pueden identificar marcadores biológicos que son fuertes predictores de enfermedades, presentando objetivos para terapias proactivas.

El amoniaco se vuelve verde

Para alimentar al mundo, los cultivos a menudo requieren fertilizantes producidos a partir de amoníaco, en gran cantidad. La síntesis de amoníaco para fertilizantes implica un método de uso intensivo de energía llamado proceso Haber-Bosch, que requiere un suministro masivo de hidrógeno. Gran parte del hidrógeno actual se produce por electrólisis, la división de moléculas de agua empleando energía eléctrica o por el craqueo de hidrocarburos a alta temperatura. La energía requerida para impulsar ambos métodos actualmente da como resultado la liberación de grandes cantidades de gases de efecto invernadero.

A medida que las fuentes de energía renovable se están volviendo frecuentes, se está creando una variante «verde» de hidrógeno sin la liberación de gases de efecto invernadero. Además de eliminar el exceso de carbono atmosférico, el hidrógeno verde está libre de sustancias químicas contaminantes que de otro modo se incorporarían al usar combustibles fósiles como fuente, y esa pureza permite una catálisis más eficiente para promover la producción de amoníaco.

Los dispositivos de biomarcadores se vuelven inalámbricos

A nadie le gustan las agujas. Sin embargo, numerosas afecciones agudas y crónicas comunes requieren extracciones de sangre frecuentes, grandes y pequeñas, para monitorear los biomarcadores importantes en el seguimiento del progreso en los tratamientos contra el cáncer, la diabetes y otras afecciones. Los avances en las comunicaciones inalámbricas de baja potencia, así como las nuevas técnicas de detección química que emplean sondas tanto ópticas como electrónicas, están permitiendo el monitoreo continuo y no invasivo de información médica crítica.

Más de 100 empresas han implementado o están desarrollando dispositivos de detección de biomarcadores inalámbricos en un espectro de aplicaciones, con un enfoque en la diabetes dada su prevalencia global. La conectividad inalámbrica agrega la virtud de que los datos están disponibles instantáneamente, si es necesario, para que intervenga un profesional médico ubicado en forma remota.

Casas impresas con materiales locales

La fabricación de hogares utilizando impresoras 3D de gran escala ya está experimentando un despliegue limitado en los EE. UU. Y otras naciones desarrolladas. En el mundo en desarrollo, donde la infraestructura limitada hace que el envío de materiales sea un desafío, las demostraciones recientes con impresoras 3D dan un salto adelante al emplear materiales de origen local, arcilla, arena y fibras locales para imprimir estructuras, eliminando aproximadamente el 95% del material que requiere transporte a un sitio de construcción.

Esta tecnología emergente podría proporcionar refugios resistentes en regiones remotas, donde las necesidades de vivienda son extremas y no existen redes de transporte viables. El resultado podría cambiar las reglas del juego para las naciones que, de otro modo, a menudo se quedan atrás.

El espacio conecta el mundo

Los sensores en Internet de las cosas (IoT) pueden registrar y reportar información vital sobre el clima, las condiciones del suelo, los niveles de humedad, la salud de los cultivos, las actividades sociales y otros innumerables conjuntos de datos valiosos. Con el reciente advenimiento de innumerables microsatélites de bajo costo en órbita terrestre baja capaces de capturar dichos datos a nivel mundial y descargarlos a instalaciones centrales para su procesamiento, el IoT permitirá niveles sin precedentes de comprensión global, abarcando regiones en desarrollo previamente inaccesibles que carecen de la infraestructura tradicional de Internet.

Sigue habiendo desafíos como los enlaces de datos seguros de menor potencia y el problema de los satélites de órbita terrestre baja de corta duración, pero el progreso constante promete un despliegue global en los próximos tres a cinco años.

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