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Hormigón bacteriano: un material autorreparable y autorreplicable

Todos los organismos complejos experimentan algún grado de desarrollo en términos de tamaño y capacidades. También, en mayor o menor medida, son capaces de reparar los daños sufridos y, en algunas especies como los reptiles o los cangrejos, hasta desarrollar nuevas extremidades al sufrir alguna mutilación. Imaginemos por un momento que estructuras estáticas como nuestros edificios pudieran beneficiarse de tales propiedades autorreparables. En la Universidad de Colorado (EE. UU.) creen que es viable y, no solo eso, lo han demostrado con un innovador hormigón. Su propuesta de material de construcción autorreparable se basa en la utilización de bacterias que, al metabolizar nutrientes y agua, producen el nuevo material.


Concretamente, el equipo de investigadores ha recurrido a una cianobacteria fotosintética perteneciente al género de las Synechococcus. La particularidad de esta especie es que genera carbonato cálcico en sus procesos metabólicos, un componente que sirve a otras criaturas como los moluscos para fabricar sus hogares. Wil Strubar, el científico de materiales al frente de este proyecto tecnológico, explica que el equipo optó por mezclar un cultivo de bacterias con una masa de arena e hidrogel. La función de este último era retener agua y nutrientes que ofrecieran un entorno propicio para las cianobacterias. Una vez secado, el material resultante demostró tener la misma dureza que el cemento. Pero la historia, ya de por sí sorprendente, no termina ahí.


Strubar y su equipo dividieron el ladrillo que habían obtenido en dos y añadieron más arena, hidrogel y nutrientes. En el plazo de seis horas, la cianobacteria había hecho su trabajo y ya contaban con dos ladrillos. Tres generaciones después ya disponían de ocho ladrillos. Estas propiedades autorreparables no solo abren la puerta a la creación de materiales autorreplicables, sino también capaces de repararse al sufrir daños externos, un poco como el cangrejo que pierde su tenaza o la lagartija que se queda sin rabo.


Las aplicaciones del nuevo hormigón son de gran interés en el campo de los materiales de construcción, pero no solo en nuestro planeta. El científico considera que esta estrategia de construcción bacteriana podría utilizarse para construir nuestras futuras viviendas en Marte. Así, los futuros astronautas podrían llevar cultivos bacterianos en sus misiones espaciales y aprovechar los ingredientes in situ para la creación de estructuras rígidas y espacios habitacionales.


¿Qué son los ELM?


Los ELM (Engineered Living Materials o materiales vivos fabricados) constituyen un campo de investigación que está despertando un creciente interés entre ingenieros y científicos. Aunque el nuevo material de construcción desarrollado por los científicos de la Universidad de Colorado es probablemente uno de los ELM más ambiciosos creado hasta la fecha a efectos de su resistencia y potencial, los investigadores llevan tiempo creando nuevos materiales basados en el mismo principio.


Algunos se han propuesto para su uso en sensores de presión, mientras que otros aprovechan la fotosensibilidad de las bacterias para crear sensores de luz. En la Universidad de Berkeley, por ejemplo, han creado un sistema de “andamiaje” bacteriano que ensambla nanoestructuras a la usanza de los moluscos y sus conchas. Las partículas se adhieren a las membranas de las bacterias manteniendo siempre una distancia regular, lo que permite la formación de estructuras predecibles y ordenadas. En este caso emplearon la Caulobacter crescentus, una bacteria que se caracteriza por su capacidad para sobrevivir en entornos con escasez de nutrientes y oxígeno.