ETH Zurich convierte arena en biocemento sólido con bacterias
Los investigadores desarrollaron métodos automatizados de impresión 3D y pulverización robótica que solidifican la arena en elementos arquitectónicos sin calor de horno
Por Giovanni Sapere
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Ingenieros de ETH Zurich han desarrollado una innovación arquitectónica que une arena suelta común en componentes de construcción rígidos utilizando bacterias vivas. Dirigido por Karen Antorveza Paez, el equipo creó dos métodos de fabricación que evitan el calor extremo y las elevadas emisiones de carbono de la producción convencional de cemento, según informa [New Atlas](https://newatlas.com/materials/biocement-solid-sand/).
Cultivar carbonato cálcico sin calor extremo
La fabricación tradicional de cemento requiere temperaturas de horno extremas, lo que genera importantes emisiones de dióxido de carbono en las cadenas de suministro de la construcción a nivel mundial. Para evitar esta huella, un grupo de ETH Zurich exploró una innovación ecológica centrada en la precipitación mineral natural impulsada por una bacteria llamada Sporosarcina pasteurii, según New Atlas. En condiciones químicas controladas, el microorganismo coloniza los diminutos huecos entre los granos de arena y desencadena la formación de carbonato cálcico, el mineral rígido presente en la tiza, la caliza y las conchas de moluscos.
«Tienes la masa, que todavía es muy maleable y delicada. Solo el horno puede convertirla en algo sólido».
— Karen Antorveza Paez, investigadora principal de ETH Zurich
Cinco días de la biotinta a la estructura sólida
El equipo suizo diseñó dos flujos de trabajo separados para convertir granos sueltos en formas sólidas con esta invención. El primer enfoque combina la biocementación con la impresión 3D. Según informa New Atlas, los investigadores mezclaron arena, agua, bacterias vivas y aditivos químicos en una biotinta similar a un gel que se extruye en formas complejas. Una vez conformada, los técnicos sumergen la pieza impresa en un baño químico de urea y cloruro cálcico durante tres días. Durante esta inmersión, las bacterias catalizan la formación de cristales para fijar la arena en su sitio. Dos días de secado a temperatura ambiente completan el ciclo, dejando las bacterias inactivas dentro de una estructura terminada.
La pulverización robótica funciona seis meses sin supervisión
Para elementos de superficie más grandes, los investigadores desarrollaron un sistema automatizado que emplea robótica para aplicar la mezcla. Un brazo robótico pulveriza arena y caldo bacteriano sobre una superficie objetivo capa por capa, acumulando espesor a medida que se forma el carbonato cálcico. Para demostrar la resistencia mecánica del sistema, ETH Zurich mantuvo este aparato de pulverización funcionando de forma continua durante seis meses sin intervención humana constante, según New Atlas.
Subproductos tóxicos y límites estructurales por resolver
Quedan barreras técnicas antes de que la arena bacteriana pueda sustituir al hormigón Portland estándar en las obras de construcción. El baño de mineralización del protocolo de impresión genera amonio, un subproducto tóxico que los investigadores deben neutralizar antes del escalado industrial, señala New Atlas. La resistencia mecánica del material equivale actualmente a la del mortero de construcción, que une piezas de albañilería, y no a la del hormigón estructural diseñado para soportar cimientos y pilares de carga. Antes de solicitar una patente o avanzar hacia la adopción comercial, el laboratorio está probando actualmente cómo los distintos tamaños de grano alteran el rendimiento final del material.
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