En Suiza creen haber encontrado un sustituto del hormigón: está vivo, crece y se repara solo
Hay muchas razones para buscar un sustituto al cemento, pero una de las más importantes es que su industria es responsable del 7% de las emisiones globales de CO2. Así, hemos visto ya soluciones moderadamente viables con mortero ecológico y hasta con conchas, pero la Escuela Politécnica Federal de Zúrich lleva tiempo buscando a su sustituto en la naturaleza. Mejor dicho, en materiales vivos como con bacterias, algas y hongos. Y lo ha encontrado precisamente en las cianobacterias. Suena raro, pero tiene más ventajas de lo que parece.
El reto de sustituir el hormigón. En una industria que gira en torno a materiales clásicos como el acero, el hormigón o el cemento (que al fin y al cabo, forma parte de la receta del cemento), la búsqueda de un sustituto supone grandes implicaciones en términos de infraestructuras y costes.
Dando por hecho que lo mínimo esperable es que tenga unas características mecánicas similares, la búsqueda de una alternativa pasa por un material que sea mejor, en tanto en cuanto en la fabricación del hormigón tradicional se consume una gran cantidad recursos, la contaminación es altísima y además se degrada con el tiempo.
Este hormigón está vivo. Literalmente. El equipo de investigación ha conseguido incorporar de forma estable cianobacterias en un gel imprimible para así desarrollar un material vivo fotosintético que se nutre, crece y elimina dióxido de carbono del aire en el proceso, como han detallado en la revista Nature.
Este material se puede moldear con impresión 3D y para su crecimiento necesita luz solar, los nutrientes del agua marina artificial y dióxido de carbono. La matriz es un hidrogel rico en agua compuesta por polímeros reticulados con una geometría tal que para facilita el transporte de luz, dióxido de carbono, nutrientes y agua. Es decir, para que las cianobacterias vivan más y mejor.
Estructura impresa en 3D. ETH Zurich
De material pasivo a sumidero de carbono. El hormigón es además un material pasivo, es decir, una vez fijado en las estructuras se queda ahí, degradándose con el paso de tiempo. Así que la ETH de Zúrich ha planteado un cambio de paradigma en el que los edificios pasen de ser una fuente inevitable de emisiones a convertirlo en un organismo activo que puede limpiar la atmósfera, algo así como una planta. Así, el sistema biotecnológico está conformado por las cianobacterias integradas en la matriz del material, de modo que su estructura las protege mientras estas cumplen su función.
Por un lado, al minimizar el uso de cemento, reduces las emisiones del proceso. Por otro, no solo detienes las emisiones: este sistema secuestra el carbono atmosférico de forma permanente en su estructura. Y no es poco: según Yifan Cui, uno de los dos autores principales del estudio, «el material puede almacenar carbono no solo en forma de biomasa, sino también en forma de minerales, una propiedad especial de estas cianobacterias». No obstante, las cianobacterias son una de las formas de vida más antiguas del planeta y son extremadamente eficientes en la fotosíntesis.
Dióxido de carbono mineralizado en la estructura. ETH Zurich
La ecuación «mágica» de la fotosíntesis. Cuando los microorganismos absorben el dióxido de carbono con luz solar se lleva a cabo un proceso de biomineralización por el cual ese dióxido pasa a carbonato de calcio, reforzando la estructura del material con este mineral, que además tiene una capacidad de almacenar el dióxido de carbono de forma más estable. En sus ensayos de laboratorio, en 400 días el material fue capaz de almacenar 26 mg de CO₂ por gramo de material, notablemente más que los 7 mg de CO₂ por gramo del hormigón reciclado.
Un hormigón que se «cura» solo. Este mineral generado se convierte en un pegamento que mantiene unido todo, mejorando su integridad estructural con el paso del tiempo. Algo irremediable del hormigón es que se agriete, pero en este caso ante la aparición de microfisuras, la entrada de humedad y el oxígeno reactiva a las bacterias, que secretan este mineral para sellarlo. En pocas palabras, que se cura solo. Esa capacidad de cicatrización es una baza en términos de costes de mantenimiento, minimizando la corrosión del acero de refuerzo en estructuras híbridas.
Ya hay hormigón de cianobacterias. Pasar del laboratorio al mundo real es un proceso crítico que este proyecto ya ha superado con éxito: en la Bienal de Arquitectura de Venecia pueden encontrarse varios bloques de grandes dimensiones (el mayor tiene tres metros de altura) en la exposición. Ojo porque como detallan, cada uno de estos bloques es capaz de almacenar hasta 18 kilogramos de dióxido de carbono al año, rivalizando con un árbol adulto.
¿Y ahora qué? Como explica Mark Tibbit, Mark Tibbitt, profesor de Ingeniería Macromolecular en la ETH de Zúrich, en el futuro quieren estudiar «cómo puede utilizarse como revestimiento de fachadas para capturar CO₂ a lo largo de todo el ciclo de vida de un edificio». Para que pase de ser un proyecto de laboratorio con muestras en exposiciones a la realidad habrá que afrontar retos propios de la escalabilidad y costes como de propiedades mecánicas pasando por la supervivencia de las bacterias.
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