El escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke dijo que “cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia”. Al Dr. Kunal Masania, profesor asociado de estructuras y materiales aeroespaciales en la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos), Clarke le causó una gran impresión. “Siempre me ha inspirado mucho”, afirma Masania. “Con mi investigación intento aportar una especie de magia a la vida de las personas”.
Masania está desarrollando lo que él llama “materiales vivos”, para su uso en los sectores aeroespacial y del transporte. Estos materiales vivos son, tal y como suenan, vivos. Contienen microorganismos, como hongos y bacterias, que les confieren la capacidad de mantener su integridad y autocurarse. Su trabajo puede parecer magia, pero es muy real y avanza a buen ritmo.
Forma parte de un proyecto de cinco años llamado AM-IMATE, para el que Masania recibió una subvención de la Unión Europea en enero de 2023. El equipo AM-IMATE de Delft estudia el potencial de los organismos biológicos para integrarse en nuevos materiales innovadores destinados a la industria y la ingeniería.
“El objetivo es crear estructuras de ingeniería que se comporten como organismos vivos, capaces de percibir las tensiones mecánicas y adaptarse a ellas”, explica Masania.
Hongos impresos en 3D
El material que está desarrollando Masania es un compuesto que combina células vivas de hongos y madera. Consiste en un hidrogel y un micelio, una estructura parecida a la raíz de un hongo que normalmente vive bajo tierra.
“Decidimos trabajar con hongos porque son organismos muy robustos, toleran condiciones duras y son relativamente fáciles de cultivar”, explica Masania. Además, las células fúngicas tienen una gran capacidad de conexión. El micelio puede desarrollar una vasta red de sensores que le permite enviar señales a todo el organismo. Eso significa que los científicos pueden distribuir sólo unas pocas células por todo el material, y estas células volverán a conectarse y formarán una red de detección.
Para producir estos materiales vivos, Masania ha desarrollado un método especial de impresión 3D y una nueva tinta de impresión 3D. “Estamos avanzando mucho en este sentido y ya podemos imprimir nuestro material en 3D”, afirma.
Los materiales biológicos podrían ayudar a mejorar el rendimiento y la durabilidad de estructuras críticas utilizadas en ámbitos como el aeroespacial y el transporte. Por ejemplo, Masania y su equipo están estudiando la posibilidad de utilizar sus compuestos como material básico para el interior de los aviones.
“Nuestros materiales son muy ligeros y más sostenibles que los actuales”, explica Masania. Ahora mismo, el interior de los aviones está hecho en gran parte de plástico y metal. Si los sustituimos, ya no tendremos que depender de los combustibles fósiles y podremos ofrecer mejores soluciones al final de su vida útil. Si utilizamos materiales vivos, los componentes de los aviones podrían desmontarse y devolverse a la naturaleza“.
La investigación de Masania podría incluso aspirar a hacer realidad lo que parece ciencia ficción. “Podría ser muy interesante para construir en el espacio y en otros planetas”, afirma, al tiempo que prevé que “nuestros materiales podrían ser la base de nuevos hábitats, porque se podrían utilizar los materiales locales y unirlos con los hongos”.
Revestimiento de edificios de origen biológico
En el ámbito local, los materiales de origen biológico también se están utilizando para desarrollar un nuevo aliado para la construcción sostenible. La doctora Anna Sandak es una experta en ciencia de los materiales, con especial atención a la madera. Es profesora asociada en la Universidad de Primorska, en Koper (Eslovenia) y subdirectora y jefa del departamento de materiales del Centro de Excelencia InnoRenew de Eslovenia.
InnoRenew se creó en 2017 con la ayuda de la UE, financiación internacional y nacional para aprovechar las fortalezas de Eslovenia en la investigación forestal y de la madera. El objetivo era investigar materiales renovables innovadores para la construcción sostenible.
En 2022, Sandak y su equipo de investigación InnoRenew recibieron una subvención de la UE de cinco años para seguir desarrollando el concepto de un sistema de revestimiento vivo bioactivo para su uso en la industria de la construcción. Gracias a esta financiación, están desarrollando una biopelícula “viva” capaz de proteger varias superficies construidas, incluido el hormigón, el plástico y el metal.
El proyecto InnoRenew está desarrollando un sistema de revestimiento vivo bioactivo para proteger los materiales de construcción y hacer que los edificios sean más resistentes y sostenibles
La idea es que esta piel viva se pueda utilizar para proteger los materiales de construcción y hacer que los edificios sean más resistentes y sostenibles. “En lugar de utilizar productos químicos sintéticos, biocidas y aceites minerales que no siempre son respetuosos con el medio ambiente, nos centramos en el desarrollo de soluciones naturales”, afirma Sandak.
Al utilizar organismos vivos, los científicos están creando nuevas funcionalidades que no se pueden encontrar en los materiales convencionales. “Estamos añadiendo una nueva dimensión a los materiales que no existía antes: la vida”, afirma Sandak.
“En la naturaleza, las células tienen muchas propiedades fantásticas que son muy difíciles y costosas de lograr en materiales sintéticos. Los materiales vivos son más respetuosos con el medio ambiente, pueden autocurarse, tienen el potencial de limpiar el aire y son más económicos”.
Al igual que el proyecto AM-IMATE, el equipo de Sandak trabaja principalmente con hongos. “Tienen un potencial enorme”, afirma. “Crecen fantásticamente, tienen una alta tasa de supervivencia y no necesitan muchos nutrientes”.
Los hongos ya aparecen en las obras de construcción, pero normalmente no son deseables porque pueden dañar los materiales. Sin embargo, el equipo de Sandak trabaja con un hongo específico que no es dañino y no degrada los materiales. “Estamos utilizando a los “buenos” para impedir que los “malos” se propaguen”, aclara.
Para garantizar que su investigación llegue a la práctica, los científicos están creando un biorrecubrimiento que no solo es eficaz, sino también visualmente atractivo. Lo están probando en una variedad de materiales y trabajando en la adición de diferentes colores. “Porque la estética es importante en la arquitectura”, afirma Sandak.
Se prevé que el producto resultante sea un recubrimiento a base de agua que se pueda rociar, aplicar con brocha o rodillo sobre una amplia gama de superficies. La iniciativa ARCHI-SKIN estará en fase de desarrollo hasta 2027 y, según Sandak, avanza a un ritmo bastante rápido y no pasará mucho tiempo hasta que se pueda aplicar su revestimiento a los primeros edificios.”Creo que será posible utilizar nuestra solución en la próxima década”, afirmó.
Impacto social
En ambos proyectos, los científicos están adquiriendo conocimientos fundamentales valiosos sobre los microorganismos, pero, como dicen los coordinadores de ambos proyectos, el principal resultado de la investigación debería ser la aplicación en la vida real. “Queremos hacer de nuestro mundo un lugar mejor”, dijo Sandak.
“Creo que definitivamente empezaremos a ver muchas más aplicaciones de materiales de origen biológico, como en edificios y en el entorno construido, así como en productos de consumo”, dijo Masania. “A medida que mejore nuestro conocimiento de estos materiales, se irán añadiendo cada vez más aplicaciones”.
*Por Michaela Nesvarova
Original article: New aerospace and building materials could repair themselves thanks to fungi and bacteria
This article was originally published in Horizon, the EU Research and Innovation magazine
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