En la novela de 1818 de Mary Shelley Frankenstein, Victor Frankenstein creó un ser vivo a partir de miembros sin vida, desafiando las leyes de la naturaleza y la ciencia en su oscuro laboratorio.
En el laboratorio de Wil Srubar, ingeniero estructural y el jefe del proyecto de investigación en la Universidad de Colorado en Boulder (CU-Boulder), pueden terminar haciendo lo mismo y con resultados mucho menos monstruosos.
Han creado un tipo de material de construcción híbrido vivo que exhibe funciones estructurales y biológicas.
Piense en la arena y el cemento utilizados en un mortero. Es inorgánico, no vive. Pero el trabajo de Srubar ha demostrado que las partículas inorgánicas, como la arena, puede proporcionar un soporte rígido para que un componente biológico como las bacterias crezcan y prosperen. Al combinar ambos, terminará con un material vivo que no solo tiene una función de soporte de carga estructural, sino también una función biológica beneficiosa.
“Utilizamos bacterias para ayudar a crecer la mayor parte del material necesario para la construcción“, dijo Srubar.
“Sabemos que las bacterias crecen a un ritmo exponencial, por lo que en lugar de fabricar ladrillos uno por uno, es posible que pueda hacer un ladrillo y dividirlo en dos, luego en cuatro, y así sucesivamente. Eso revolucionaría no solo lo que pensamos de un material estructural, sino también cómo fabricamos materiales estructurales a una escala exponencial“.
Los minerales en el nuevo material son depositados no por la química sino por las cianobacterias, una clase común de microbios que capturan energía a través de la fotosíntesis. El proceso fotosintético absorbe dióxido de carbono, en marcado contraste con la producción de hormigón normal, que arroja grandes cantidades de ese gas de efecto invernadero.
Las bacterias fotosintéticas también le dan al concreto otra característica inusual: un color verde. “Realmente parece un material de Frankenstein“, dijo Srubar. El color verde se desvanece a medida que se seca el material.
El nuevo concreto, descrito el miércoles en la revista Matter, “representa una clase nueva y emocionante de materiales de construcción de diseño con bajas emisiones de carbono“, dijo Andrea Hamilton, experta en concreto de la Universidad de Strathclyde, en Escocia.
Para construir el concreto vivo, los investigadores primero intentaron poner cianobacterias en una mezcla de agua tibia, arena y nutrientes. Los microbios absorbieron la luz con entusiasmo y comenzaron a producir carbonato de calcio, cementando gradualmente las partículas de arena.
Pero el proceso fue lento, y para que la construcción fuera más rápida, el Dr. Srubar añadió un tipo de gelatina, ingrediente alimentario que, cuando se disuelve en agua y se enfría, forma enlaces especiales entre sus moléculas. Es importante destacar que puede usarse a temperaturas moderadas.
Así que cuando la agregaron, la gelatina no solo proporcionó más estructura, también trabajó con las bacterias para ayudar al concreto vivo a crecer más fuerte y más rápido.
Después de aproximadamente un día, la mezcla formó bloques de concreto en forma de cualquier molde que usara el grupo, incluidos cubos de dos pulgadas, bloques del tamaño de una caja de zapatos y piezas de armadura con puntales y recortes.
Los cubos individuales de dos pulgadas eran lo suficientemente fuertes para que una persona se parara, aunque el material es débil en comparación con la mayoría de los hormigones convencionales. Bloques del tamaño de una caja de zapatos mostraron potencial para hacer una construcción real.
Almacenados en un lugar relativamente seco a temperatura ambiente, los bloques alcanzan su fuerza máxima en el transcurso de los días, y las bacterias comienzan a desaparecer gradualmente.
Pero incluso después de algunas semanas, los bloques siguen vivos; cuando se expone nuevamente a altas temperaturas y humedad, muchas de las células bacterianas se reactivan.
El grupo puede tomar un bloque, cortarlo con una sierra con punta de diamante, colocar la mitad en un vaso de precipitados tibio con más materias primas, verterlo en un molde y comenzar la formación de concreto nuevamente.
Cada bloque podría generar tres nuevas generaciones, produciendo ocho bloques descendientes.
Por ello, estos materiales podrían servir para ayudar a construir en entornos remotos o austeros. “En el desierto, no querrás tener que cargar muchos materiales“, dijo el Dr. Srubar.
Los bloques también tienen la ventaja de estar hechos de una variedad de materiales comunes. La mayoría del concreto utilizado comúnmente requiere arena virgen que proviene de ríos, lagos y océanos, que se está quedando sin agua en todo el mundo, en gran parte debido a la enorme demanda de concreto.
El nuevo material vivo no es tan exigente. “No estamos encasillados en el uso de algún tipo particular de arena“, dijo el Dr. Srubar. “Podríamos usar materiales de desecho como vidrio esmerilado u hormigón reciclado“.
El equipo de investigación está trabajando para hacer que el material sea más práctico al fortalecer el concreto; aumentando la resistencia de las bacterias a la deshidratación; reconfigurar los materiales para que puedan empaquetarse y ensamblarse fácilmente, como losas de paneles de yeso; y encontrar un tipo diferente de cianobacterias que no requiera la adición de un gel.
“No hay forma de que llevemos materiales de construcción al espacio”, dijo el Dr. Srubar. “Traeremos biología con nosotros“.
Fuente: Science y The New York Times