Las bacterias y la arena se transforman en hormigón vivo

17.01.2020 - Estados Unidos

El cemento y el concreto no han cambiado mucho como tecnología en más de cien años, pero los investigadores de Colorado están revolucionando los materiales de construcción al darles vida literalmente. El método desarrollado, presentado el 15 de enero en la revista Matter, combina la arena y las bacterias para construir un material vivo que tiene una función estructural y biológica.

El equipo creó un andamiaje con arena e hidrogel para que las bacterias crecieran. El hidrogel retiene la humedad y los nutrientes para que las bacterias proliferen y se mineralicen, un proceso similar a la formación de conchas marinas en el océano. Combinando los tres, los investigadores crearon un material vivo ecológico que demuestra una resistencia similar a la del mortero con base de cemento.

"Usamos cianobacterias fotosintéticas para biomineralizar el andamiaje, así que realmente es muy verde. Parece un material tipo Frankenstein", dice el autor principal Wil Srubar, quien dirige el Laboratorio de Materiales Vivos de la Universidad de Colorado Boulder. "Eso es exactamente lo que estamos tratando de crear... algo que permanezca vivo".

El ladrillo de hidrogel-arena no sólo está vivo, sino que también se reproduce. Al dividir el ladrillo por la mitad, las bacterias pueden crecer hasta convertirse en dos ladrillos completos con la ayuda de un poco de arena, hidrogel y nutrientes adicionales. En lugar de fabricar los ladrillos uno por uno, Srubar y su equipo demostraron que un ladrillo padre podía reproducir hasta ocho ladrillos después de tres generaciones.

"Lo que realmente nos entusiasma es que esto desafía las formas convencionales en las que fabricamos los materiales de construcción estructurales", dice Srubar. "Realmente demuestra la capacidad de la fabricación de material exponencial".

El hormigón es el segundo material más consumido en la tierra después del agua. La producción de cemento, el polvo para hacer concreto, es responsable del 6 por ciento de las emisiones de CO2, y el concreto también libera CO2 cuando se cura. El método desarrollado por Srubar y su equipo ofrece una alternativa ecológica a los materiales de construcción modernos. Sin embargo, hay un compromiso con este material verde.

El ladrillo necesita ser secado completamente para alcanzar la máxima capacidad estructural (es decir, la resistencia), pero al mismo tiempo, el secado estresa las bacterias y compromete su viabilidad. Para mantener la función estructural y asegurar la supervivencia microbiana, el concepto de humedad relativa y condiciones de almacenamiento óptimas es fundamental. Utilizando la humedad y la temperatura como interruptores físicos, los investigadores pueden controlar cuándo crecen las bacterias y cuándo el material permanece inactivo para servir a las funciones estructurales.

"Esta es una plataforma de materiales que prepara el escenario para nuevos y excitantes materiales que pueden ser diseñados para interactuar y responder a sus entornos", dice Srubar. "Sólo estamos tratando de dar vida a los materiales de construcción, y creo que esa es la pepita en todo esto. Sólo estamos raspando la superficie y poniendo los cimientos de una nueva disciplina. El cielo es el límite".

El siguiente paso para Srubar y su equipo es explorar las numerosas aplicaciones que la plataforma de materiales trae consigo. Srubar prevé introducir bacterias con diferentes funcionalidades en la plataforma de materiales para crear nuevos materiales con funciones biológicas, como las que detectan y responden a las toxinas en el aire. Otras aplicaciones incluyen la construcción de estructuras donde hay recursos limitados como el desierto o incluso otro planeta: Marte.

"En ambientes austeros, estos materiales funcionarían especialmente bien porque utilizan la luz del sol para crecer y proliferar con muy poco material exógeno necesario para su crecimiento", dice Srubar. "Va a suceder de una forma u otra, y no vamos a llevar bolsas de cemento a Marte. Realmente creo que traeremos la biología con nosotros una vez que nos vayamos."

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