Tornada al Sincrotró Alba
El 13 de maig de 2025, una quinzena d’estudiants del Grau en Tecnologies Industrials i Anàlisi Econòmica (UPC i UPF) va visitar el Sincrotró Alba. Els estudiants eren de primer any i s’havien traslladat fins a Cerdanyola del Vallès.
La visita es fa regularment en marc de les visites a empreses que s’organitzen des de la coordinació acadèmica del grau, dirigida pel professor Joaquim Minguella. L’objectiu és complementar els aprenentatges bàsics dels estudis i donar a conèixer als futurs enginyers i enginyeres les realitats científiques i industrials a l’abast. Igualment, és oportú conèixer l’estat de l’art d’aquesta important tecnologia.
L’arribada
L’Alba té la consideració d’una gran infraestructura cientificotècnica. És un complex d’acceleració d’electrons: produeix llum de sincrotró i permet, entre altres aplicacions, visualitzar l’estructura atòmica i molecular dels materials i estudiar-ne les propietats. Com a recurs científic i tècnic, té un gran potencial d’aplicació en nombrosos camps de la recerca científica i de la indústria.
El grup d’estudiants anà al Sincrotró acompanyat per professor Josep Sempau del Departament de Física de l’ETSEIB i de l’Institut de Tecnologies de l’Energia. Un cop allà, va ser rebut a l’entrada pel cap de la divisió d’acceleradors del Sincrotró, el doctor Francis Pérez. Després de les preceptives identificacions, el grup d’assistents va veure un vídeo introductori.
Així, els estudiants ja van saber, entre altres informacions impactants, que la missió del Sincrotró és generar llum per a tenir informació sobre la matèria, que hi passen uns 3.000 investigadors / any i que els electrons del feix de llum donen un milió de voltes per segon al túnel del Sincrotró. Posteriorment, començà la visita.
Al Sincrotró es produeix un feix de llum molt intensa i molt estable. A l’entorn del feix de llum, s’hi poden fer, a dia d’avui, fins a tretze experiments alhora, en paral·lel. Així, científics de disciplines molt diferents treballen plegats. Aquesta simultaneïtat facilita que els investigadors es puguin fer preguntes sobre les recerques que porten a terme.
Aproximació al funcionament
El feix de llum és emès pels electrons que circulen a gairebé la velocitat de la llum dins d’un tub de buit. El buit és necessari perquè els electrons no xoquin amb les partícules d’aire. Com s’aconsegueix accelerar el feix d’electrons fins a gairebé la velocitat de la llum? Per a fer-ho calen dos pre-acceleradors que per etapes augmenten la velocitat del electrons amb camps electromagnètics, amb l’us d’electroimants i de cavitats de radiofreqüència.
La funció dels electroimants és corbar la trajectòria del feix d’electrons i la de les cavitats, donar-los energia. La llum del sincrotró s’emet a l’electroimants curvadors, però també a uns dispositius anomenats d’inserció. Així, un conjunt de dispositius d’inserció, degudament situats al llarg del túnel circular, aconsegueix que els electrons circulin fent corbes, exactament com si fessin slalom. En corbar contínuament la trajectòria del feix d’electrons, s’aconsegueix incrementar la intensitat de la llum. Tanmateix, també calen electroimants per a corregir les oscil·lacions dels electrons, perquè no es desviïn de la seva trajectòria orbital.
Del túnel circular d’acceleració (accelerador de partícules), que marca l’estructura de la instal·lació, en surten tretze línies d’experiments que aprofiten el feix de llum sincrotró. La llum de sincrotró conté una rang energètic molt ample, des del infraroig fins als raigs X. Cada experiment aprofita la part que l’interessa per la seva tècnica experimental. Així, quan el feix de llum il·lumina la matèria a estudiar, hi pot haver diferents processos: absorció de la llum, refracció, fosforescència… És així com es pot determinar l’estructura i composició de la matèria.
L’organització de la recerca
Cada sis mesos es fa una crida (call) per a acollir projectes de recerca al Sincrotró. Quan es reben les propostes, són avaluades per un comitè científic extern al Sincrotró i les qualifica mitjançant una rúbrica. Si rep la qualificació A+, s’accepta el projecte. És important el procés de selecció de les propostes. Fer servir les instal·lacions del Sincrotró implica, en termes pràctics, rebre un finançament. A canvi, aquestes propostes acceptades han de publicar els resultats de la seva recerca, fent-los accessibles a la resta de la societat.
Ara bé, si una empresa privada vol emprar el Sincrotró per a les seves necessitats d’R+D+I, ha de suportar un cost. Aquest cost se situa al voltant dels 600 €/hora i cal contractar un mínim de vuit hores. Accedint així al Sincrotró, garanteix la propietat de les dades obtingudes sense l’obligació de fer-les públiques.
El Sincrotró està oficialment considerat com a gran infraestructura cientificotècnica i, per tant, està sostinguda amb fons públics. En conseqüència, a les empreses privades se’ls cobra l’ús del Sincrotró a un preu i no es genera cap marge de negoci. Val a dir, però, que la gran majoria d’usuaris del Sincrotró ja són projectes de recerca finançats també amb fons públics amb aplicacions industrials. En alguns casos, els projectes ja compten amb la participació d’empreses.
Els grups de científics que venen al Sincrotró en principi treballen autònomament. Ara bé, tenen un suport d’acollida i tècnic, amb un nivell més bàsic i un nivell més expert. Tanmateix, el desenvolupament del l’experiment corre a càrrec seu.
Les aplicacions de la recerca
De fet, l’empresa és només el 3% dels «clients» del Sincrotró. Més concretament, el sector que més que fa servir el Sincrotró és la indústria farmacèutica. També hi ha indústria química, com per exemple en l’estudi dels efectes físics de les partícules de l’aigua en la neteja de la roba. Un altre cas que també fa servir el Sincrotró és la indústria del ciment. De fet, les aplicacions de la llum de sincrotró són conèixer l’estructura interna de la matèria o la microscòpia de les cèl·lules. Igualment, determinar la composició de petites parts per milió en un medi com, per exemple, estudiar els contaminants del plom a les fulles.
Les aplicacions són infinites. Així, en una ocasió també es va analitzar mostres extretes d’un retaule del Monestir de Pedralbes per a aturar-ne la degradació. Feta l’anàlisi, es va descobrir que l’agent causant era un fong. A partir d’aquí, es va fumigar per a restaurar les pintures posteriorment. Altres aplicacions han estat per a conèixer amb exactitud els components d’aigües contaminades per a facilitar-ne la seva depuració.
Algunes informacions clau
Al llarg de la visita, els estudiants del GTIAE reben molta informació i molt rellevant. A continuació en reproduïm algunes que ajuden a copsar la rellevància del Sincrotró.
- Inaugurat l’any 2010, el Sincrotró Alba va tenir un cost de 210 M€.
- 5-6 milions €/any és el cost de la factura de l’electricitat que consumeix el Sincrotró.
- Procedència dels equips investigadors: 65% de l’estat espanyol, 25% de la resta d’Europa i la resta és de diferents orígens d’arreu del món.
- S’està ampliant les línies d’experiments ara en marxa: de tretze es passarà a quinze, el que permetrà fer més experiments en paral·lel.
- L’estructura de l’edifici està aïllada de l’estructura que suporta l’accelerador circular per a evitar la possible distorsió en el feix de llum de les vibracions. En la seva construcció es van tenir en compte els possibles moviments sísmics, i també les vibracions de l’autopista. A més, els fonaments sobre els que recolza l’estructura que suporta l’accelerador de partícules tenen un gruix de tres metres.
- L’accelerador té una ethernet pròpia per seguretat (per exemple, per a evitar ciberatacs) i es pot controlar remotament.
- Tota la instal·lació és a 23 graus, més menys 0,1 grau, per a mantenir l’estabilitat de les estructures de la instal·lació. La humitat relativa es manté baixa, entre el 50 i el 60%. Per tant, es compta amb un sistema d’aire condicionat.
Enginyeria, gestió de costos i recerca
La conclusió més gran de la visita al Sincrotró Alba és descobrir que també hi ha lloc per als graduats del GTIAE a infraestructures cientificotècniques. De fet, ja hi ha enginyers que hi treballen i fan tasques de disseny, cura i manteniment de les instal·lacions. També participen prestant suport tècnic als equips que porten a terme les recerques. A més, de manera transversal, en la gestió del Sincrotró també és clau la gestió de costos, és a dir, la gestió econòmica.
Addicionalment, al Sincrotró Alba hi ha places disponibles per a fer les pràctiques extra curriculars del GTIAE. Aquesta és una bona opció per als joves que senten la seva vocació en la intersecció entre enginyeria, gestió de grans instal·lacions i recerca. Sens dubte, una opció força interessant.
Moltes gràcies a l’equip del Sincrotró Alba que va acollir els estudiants del GTIAE.
Una visita imprescindible que, ben segur, desvetllarà noves vocacions.
