Científicos crean un hormigón vivo
Autor del texto original: Amos Zeeberg
Fuente: https://www.nytimes.com/2020/01/15/science/construction-concrete-bacteria-photosynthesis.html?fbclid=IwAR0m7LZK76O_mhR4VKSNcXm2SIb4A4L9Y4vZWs8CDLWbhBEoAyx0o85V48I
«Un material de Frankenstein»
...repleto de microbios fotosintéticos y, en última instancia, fabricado con ellos. Y es capaz de reproducirse.
Wil Srubar (a la izquierda), ingeniero civil de la Universidad de Colorado en Boulder, y Sarah Williams, estudiante de ingeniería de materiales, sostienen ladrillos de un material de construcción hecho con cianobacterias y otros componentes.
Desde hace siglos, los constructores fabrican el hormigón prácticamente de la misma manera: mezclan materiales duros, como la arena, con distintos conglomerantes y confían en que el resultado se mantenga firme y rígido durante mucho tiempo.
Un equipo interdisciplinar de científicos de la Universidad de Colorado en Boulder acaba de crear un hormigón de naturaleza muy distinta: uno que está vivo e incluso puede reproducirse.
En el nuevo material, los minerales no se depositan por vía química, sino gracias a las cianobacterias, un grupo común de microbios que obtienen energía mediante la fotosíntesis. El proceso fotosintético absorbe dióxido de carbono, al contrario que la fabricación del hormigón convencional, que libera enormes cantidades de gases de efecto invernadero.
Las bacterias fotosintéticas aportan al hormigón otra propiedad poco habitual: el color verde. «Parece realmente un material de Frankenstein», afirma Wil Srubar, ingeniero civil y director del proyecto de investigación. (Cuando el material se seca, el verde se va apagando.)
Otros investigadores ya habían trabajado en incorporar la biología al hormigón, sobre todo en hormigones capaces de sellar sus propias fisuras. Según sus creadores, la principal ventaja del nuevo material es que, en lugar de añadir bacterias a un hormigón convencional, es decir, a un entorno hostil, el procedimiento se centra directamente en las bacterias: lograr que produzcan el hormigón y mantenerlas vivas para usos posteriores.
El nuevo hormigón vivo
...descrito en la revista Matter, «representa una clase nueva y apasionante de materiales de construcción diseñados y de baja huella de carbono», señala Andrea Hamilton, experta en hormigón de la Universidad de Strathclyde, en Escocia.
Para crear el hormigón vivo, los científicos empezaron introduciendo cianobacterias en una mezcla de agua templada, arena y nutrientes. Los microbios absorbieron la luz de buena gana y comenzaron a producir carbonato cálcico, que fue uniendo los granos de arena. El proceso, sin embargo, resultaba lento, y Darpa, la rama de investigación especulativa del Departamento de Defensa y financiadora del proyecto, quería que la construcción fuera muy rápida. La necesidad y una feliz casualidad dieron lugar al invento.
Arco construido con materiales de construcción vivos en el laboratorio del Dr. Srubar
El Dr. Srubar ya había trabajado antes con la gelatina, un ingrediente alimentario que, disuelto en agua y enfriado, forma enlaces característicos entre sus moléculas. Lo importante es que puede emplearse a temperaturas suaves, respetuosas con las bacterias. Propuso añadir gelatina para reforzar la matriz formada por las cianobacterias, una idea que interesó al equipo.
Los investigadores compraron gelatina de la marca Knox en un supermercado de la zona y la disolvieron en una solución con bacterias. Al verter la mezcla en moldes y enfriarla en la nevera, la gelatina formó sus enlaces. «Exactamente igual que cuando se prepara un Jell-O», explica el Dr. Srubar. La gelatina aportó una estructura más firme y colaboró con las bacterias, de modo que el hormigón vivo creció más resistente y más deprisa.
En aproximadamente un día, la mezcla formó bloques de hormigón con la forma de cualquier molde empleado por el equipo: cubos de dos pulgadas, bloques del tamaño de una caja de zapatos y piezas de cubierta con refuerzos y aberturas. Cada cubo de dos pulgadas era lo bastante resistente como para soportar el peso de una persona, aunque el material es más débil que el hormigón convencional. Los bloques del tamaño de una caja de zapatos demostraron su potencial para la construcción real.
Los primeros experimentos
«Cuando construimos por primera vez una pieza grande con este sistema, no sabíamos si funcionaría; pasamos de aquel tamaño pequeño a este ladrillo grande», cuenta Chelsea Heveran, antigua investigadora posdoctoral del equipo, hoy ingeniera en la Universidad Estatal de Montana y autora principal del estudio. «Lo sacamos del molde y lo sostuvimos en las manos. Era precioso, de un verde intenso, y en el lateral llevaba escrita la palabra “Darpa”.» (El molde llevaba el nombre de la entidad financiadora del proyecto.) «Fue la primera vez que alcanzamos la escala que teníamos en mente, y resultó muy emocionante.»
Cuando el equipo llevó pequeñas muestras a una reunión periódica con representantes de Darpa, quedaron impresionados, relata el Dr. Srubar: «Todos querían una para ponerla en su mesa».
Almacenados en aire relativamente seco y a temperatura ambiente, los bloques alcanzan su resistencia máxima en cuestión de días y las bacterias empiezan a morir poco a poco. Pero incluso después de varias semanas los bloques siguen vivos: al exponerlos de nuevo a calor y humedad elevados, muchas células bacterianas se regeneran por sí solas.
El equipo puede tomar un bloque, cortarlo con un disco de diamante, devolver una de las mitades a un tanque caliente con más materias primas, verter la mezcla en un molde y volver a generar hormigón. Así, cada bloque puede dar lugar a tres nuevas generaciones, es decir, ocho descendientes.
Al Departamento de Defensa le interesa aprovechar la capacidad reproductiva de estos «LBM», es decir, materiales de construcción vivos, para facilitar la construcción en zonas remotas o áridas. «No conviene transportar grandes cantidades de material hasta el desierto», afirma el Dr. Srubar.
La ventaja de los bloques es
...que están hechos con materiales diversos y fáciles de conseguir. La mayor parte del hormigón exige arena virgen de ríos, lagos y océanos, un recurso escaso en todo el mundo, sobre todo por la enorme demanda de hormigón. El nuevo material vivo no es tan exigente. «No dependemos de un tipo concreto de arena», señala el Dr. Srubar. «También podríamos usar residuos, como vidrio molido u hormigón reciclado.»
El equipo de investigación trabaja para hacer el material más práctico: refuerza el hormigón, aumenta la resistencia de las bacterias a la desecación, reorganiza los materiales para poder almacenarlos en plano y montarlos con la sencillez de una placa de cartón yeso, y busca otro tipo de cianobacterias que no requieran añadir gelatina.
El Dr. Srubar explica que las herramientas de la biología sintética podrían ampliar mucho las posibilidades: por ejemplo, materiales de construcción capaces de detectar sustancias químicas tóxicas y reaccionar ante ellas, o que se iluminen para advertir de un daño estructural. El hormigón vivo podría resultar útil en entornos más duros que los desiertos más secos, como otros planetas, por ejemplo Marte.
«No hay forma de transportar materiales de construcción al espacio», afirmó el Dr. Srubar. «Nos llevamos la biología con nosotros».
