Fabricar un hormigón mejor
Gracias a su resistencia, durabilidad, eficiencia, seguridad y baja huella de carbono, el hormigón se ha convertido en el material de construcción predilecto en el mundo. Desgraciadamente, como la infraestructura de hormigón también incluye metales integrados como el acero, que se degradan, el propio hormigón puede agrietarse y deteriorarse hasta llegar a constituir un riesgo para la seguridad. Recientemente el hormigón autorreparable basado en bacterias ha surgido como una solución prometedora para el dilema del agrietamiento del hormigón. Sin embargo, el atractivo comercial de esta tecnología es limitado a causa de la fragilidad y la debilidad general del carbonato cálcico que utiliza. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft y de la Universidad Cornell contaron con el apoyo de la Unión europea para crear Biocrete, el primer hormigón resistente a los esfuerzos, basado en bacterias y de inspiración biológica del mundo. «La ventaja de Biocrete es la combinación de la síntesis de materiales bioinspirados y el diseño de materiales cementosos», explica Damian Palin, coordinador del proyecto Biocrete y beneficiario de una beca Marie Skłodowska-Curie. «El resultado es un hormigón con una capacidad de recuperación a las grietas superior, un mejor rendimiento funcional y una mayor durabilidad».
De conchas a cemento
Inspirados por la formación de las conchas, los investigadores crearon Biocrete controlando la formación de cristales de calcita (piedra caliza) en geles de agarosa anisotrópicos. Así desarrollaron un material compuesto de calcita-agarosa con diversas funcionalidades estructurales. Al combinar una película de agarosa con una red fibrosa, los investigadores lograron formar discos compuestos de cristales de calcita orientados en paralelo a las fibras. Por otra parte, los cilindros de gel de agarosa deformados de manera uniaxial dieron lugar a cristales con forma de granos de arroz. «Esta interesante adición de una funcionalidad estructural específica para la dirección a compuestos de cristales mediante geles con un diseño correcto podría abrir la puerta a materiales cristalinos compuestos con propiedades funcionales-estructurales anisotrópicas», comenta Palin. «Un material de estas características sería especialmente adecuado para la construcción, la fotónica o el almacenamiento y conversión de energía, entre otros».
Hacia un material cementoso que utilice eficientemente los recursos
Al mejorar nuestra comprensión de la formación de materiales compuestos de cristales de calcita en sistemas de geles poliméricos, el proyecto Biocrete ha sentado la base para una futura investigación sobre materiales de construcción bioinspirados. «Este trabajo nos permitió conocer mejor cómo forma la naturaleza sus tejidos mineralizados», señala Palin. «Además, ofrece una plataforma prometedora con la que controlar racionalmente los precipitados minerales inducidos por bacterias para aplicaciones de hormigón autorreparable basado en bacterias». Para compartir estos conocimientos con la siguiente generación de diseñadores, Palin desarrolló e impartió un curso específico en el Colegio Nacional de Arte y Diseño de Irlanda. Basándose en el trabajo del proyecto, el curso permitió a los estudiantes conocer la teoría y práctica de inspiración biológica mediante una serie de ponencias, talleres y visitas a instalaciones. «El objetivo del curso fue fomentar la adopción del diseño bioinspirado», añade Palin. Palin ahora prosigue con su investigación mediante una beca en el Trinity College de Dublín. En particular, desarrolla estrategias basadas en geles impresos en 3D que controlan las propiedades y estructura de los materiales cementosos. «Confío en que este trabajo nos permitirá obtener un material cementoso que utilice eficientemente los recursos y pueda satisfacer las mismas necesidades estructurales que los hormigones actuales, pero con una cantidad drásticamente inferior de cemento», concluye Palin. «Ese tipo de materiales cementosos podría ser un elemento facilitador clave para que Europa alcance su objetivo de sostenibilidad de alcanzar la neutralidad climática antes de 2050».
Palabras clave
Biocrete, hormigón, material cementoso, cemento, construcción, infraestructura, edificación, materiales compuestos, sostenibilidad, neutralidad climática
