La congelación criogénica se alza como una de las técnicas que ya están revolucionando industrias como la alimentaria, médica, y la investigación científica.
Hoy, esta técnica está abriendo la puerta a multitud de procesos que en el pasado parecían impensables, incluyendo la conservación de materiales biológicos, alimentos, y otros productos en vistas a prevenir su degradación.
Un campo fértil que, apoyado en constantes avances tecnológicos, va a suponer importantes desarrollos en los próximos años. Innovaciones en equipos y materiales que amplían las ideas sobre lo que es posible en el campo de la congelación criogénica. Lo analizamos.
Congelación criogénica: ¿qué es?
La congelación criogénica es una técnica que emplea temperaturas extremadamente bajas (por debajo de -150°C ó -238°F) para preservar materiales y mantener sus propiedades.
El logro de una temperatura criogénica es importante para proteger materiales biológicos, por lo que se está aplicando en diversos campos científicos y tecnológicos, desde medicina, a innovación científica y el sector alimentario, como explicamos más abajo.
¿Cómo funciona un congelador criogénico?
Un congelador criogénico es un equipo encargado de generar temperaturas criogénicas para preservar ciertos materiales. Por lo tanto, es capaz de generar temperaturas en rangos de entre -150°C y -273°C.
Aunque existen diversas técnicas de congelación criogénica, en esencia debe entenderse como diferente de la congelación mecánica, ya que emplea líquidos criogénicos para generar un proceso de congelación instantáneo.
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Existen diferentes tipos de congelador criogénico también atendiendo a sus diversos tamaños, e incluyen opciones como los túneles de congelación o los armarios de congelación, entre otros.
Respecto al funcionamiento, destacan la congelación criogénica por dióxido de carbono, y el empleo de nitrógeno líquido para congelación.. Aunque los detalles de funcionamiento de cada uno de los gases difieren, ambos deben ser almacenados en su forma líquida y a presión, para después entrar en contacto directo con la superficie a congelar, transfiriendo su energía de congelación.
Beneficios y desafíos de la congelación criogénica
Ventajas de la criogenización
- Preservación a largo plazo de materiales sin que se degraden, incluyendo células, tejidos, órganos y materiales biológicos.
- Aplicado a la conservación de alimentos, supera las limitaciones de la congelación mecánica, ya que conserva mejor la textura, el sabor y los nutrientes de los alimentos.
Desafíos técnicos y económicos
Los equipos criogénicos requieren una tecnología extremadamente avanzada para alcanzar y mantener temperaturas criogénicas, lo cual supone un reto en sí mismo.
A esto se le añade la especialización necesaria para el manejo de equipo y materiales criogénicos de forma segura, a la par que el desarrollo de una cadena de suministro escalable para el avance del sector.
A su vez, la industria trabaja para realizar avances en automatización y eficiencia energética, de modo que las soluciones criogénicas sean cada vez más funcionales.
En lo que respecta a la técnica en sí, también se puede mencionar que aún existen desafíos importantes en torno a lograr una descongelación uniforme en grandes volúmenes de materia.
Congelación criogénica: aplicaciones en diferentes industrias
Industria alimentaria
La preservación de alimentos en la industria alimentaria es una de las principales aplicaciones de la congelación criogénica. A día de hoy, se considera la manera más eficiente de congelar productos alimenticios ya que, frente a las opciones mecánicas, permite mantener su frescura, textura y sabor durante largos periodos.
Sector médico y biotecnológico
Hay diversos modos en los que la medicina actual ya está aprovechando las posibilidades de la congelación criogénica:
- Preservación celular y de tejidos, permitiendo su almacenamiento para su posterior uso. Hoy, se emplea principalmente en bancos de sangre, células madre y embriones.
- Eliminación quirúrgica de tejidos y virus.
- Terapias basadas en criogenia en diversas aplicaciones, desde dolor muscular a inflamación y algunos tipos de lesiones.
- Desarrollo de imanes superconductores para su uso en escáneres MRI.
- Iniciativas de almacenamiento de material genético de animales y plantas en peligro de extinción.
- Avances en criónica humana, aún en fase experimental, que pone el foco en la congelación de cuerpos humanos con la esperanza de revivirlos en el futuro.
Investigación científica
Entre los fenómenos vinculados a la congelación criogénica, la superconductividad se halla entre las más punteras dentro del campo de la investigación científica. La superconductividad está permitiendo la construcción de imanes extremadamente potentes como los empleados en los aceleradores de partículas, pero también en áreas como el almacenamiento de energía y su transmisión a través de cables.
La congelación criogénica tiene también un papel primordial en la investigación astrofísica. Son un ejemplo los experimentos vinculados a la detección de la Radiación Cósmica de Microondas (CMB), el remanente del calor del Big Bang para cuya detección es imprescindible contar con instrumentos extremadamente sensibles que operen a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.15 °C).
Igualmente, la criogenia está jugando un papel primordial en la investigación de nuevas fuentes de energía sostenibles, incluyendo el hidrógeno verde, gran esperanza de multitud de industrias.
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Perspectiva e innovaciones recientes en la tecnología de congelación criogénica
Avances en equipos criogénicos
En muchos sentidos, el avance en las tecnologías de congelación criogénica se halla a la vanguardia de desarrollos científicos y técnicos a nivel global.
Son muchos los progresos que pueden citarse, comenzando por el desarrollo de materiales crioprotectores cada vez más eficientes para la preservación celular; además de refrigerantes con un menor impacto ambiental.
Las mejoras hacia un proceso de vitrificación avanzada también están marcando la diferencia como técnica cada vez más útil para preservar embriones y células madre.
Es además particularmente interesante la introducción de tecnologías como la nano-criopreservación, que utiliza nanopartículas para un enfriamiento y calentamiento controlado. Un campo que está abriendo la puerta a la posibilidad de almacenar órganos para trasplantes durante períodos cada vez más prolongados.
A ello se le unen avances en áreas como la reparación celular y la biotecnología, cuyo desarrollo en los próximos años o décadas resulta prometedor.
La aplicación de tecnologías de automatización y control también está alcanzando nuevas cimas en un área en el que mantener la integridad de materiales requiere de una alta precisión y monitorización a tiempo real.
Nuevos sectores que adoptan la criogenización
Un vistazo a las tendencias en congelación criogénica revela una adopción creciente por parte de la medicina y la industria farmacéutica. A medida que avanza la tecnología en este área, se abren nuevos horizontes dentro de este mismo sector, incluyendo la medicina regenerativa, que se basará en la posibilidad de conservar tejidos humanos complejos para trasplantes.
A su vez, la congelación criogénica va a jugar un papel cada vez más importante en la exploración espacial, un avance del que hablan iniciativas punteras como el proyecto SABRE.
Igualmente, en un momento en que se teme por el futuro de los ecosistemas naturales, la congelación criogénica ofrece una oportunidad para generar bancos genéticos globales que puedan garantizar la conservación de la biodiversidad global.
A su vez, la innovación en el transporte sostenible también ve una oportunidad única en la criogenia, incluyendo como ya hemos mencionado más arriba el desarrollo de hidrógeno líquido y verde como vector de energía.
Todo ello culmina en un valor de mercado que se prevé crezca a un CAGR del 8.19% hasta finales de esta década.
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