¿Cómo funciona el hormigón capaz de autorregenerarse?

Las políticas de la Unión Europea se orientan poco a poco hacia una economía más circular, impulsada por materiales, tecnologías, prácticas y comportamientos más sostenibles. Los esfuerzos por disminuir los residuos innecesarios a menudo citan las «cinco R» (rechazar, reducir, reutilizar o reparar, reutilizar y reciclar) como un medio para lograrlo.

En la actualidad, reparar los daños o el deterioro de las infraestructuras físicas, como las carreteras o los edificios, implica reemplazar los materiales de construcción originales. Esto no solo suele ser caro desde el punto de vista económico y ambiental, sino que también puede comprometer la integridad estructural y la estética.

¿Existe una alternativa más ecológica?

Según Harbottle: «La evolución ha dado a las plantas y los animales una miríada de formas de curarse cuando están lesionados. Podemos aprender mucho de la naturaleza cuando diseñamos nuestro entorno construido».

Por ejemplo, cuando nos rompemos un hueso, poco después los vasos sanguíneos que rodean la fractura se contraen y forman un coágulo para detener la hemorragia. Luego, el tejido fibroso blando y el cartílago comienzan a formar un material similar al hueso denominado callo. A continuación, se desarrollan nuevos osteocitos a ambos lados de la fractura que crecen juntas y absorben el callo para crear hueso nuevo.

En su trabajo en la Universidad de Cardiff (el Reino Unido), Harbottle ha participado en una serie de iniciativas para desarrollar materiales de construcción que aprovechen los procesos biológicos con el objetivo de preservar la infraestructura existente y, así, reducir el mantenimiento y las nuevas construcciones. En el proyecto GEOHEAL, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, Harbottle aprovechó la capacidad de las bacterias para mineralizar la calcita, que después puede «reparar» materiales naturales como la piedra caliza y la arenisca que suelen usarse en la construcción.

La bacteria resistente utilizada, «Sporosarcina ureae», se siembra como esporas junto con los nutrientes necesarios. A medida que crecen, las bacterias producen carbonato cálcico, que se endurece en cristales de calcita que pueden unirse a la piedra caliza y pegar los granos de arenisca entre sí.

«Al ser porosa, la mampostería puede albergar múltiples microorganismos activos, por lo que este tratamiento podría aplicarse mediante aerosoles, pinturas o cápsulas insertadas en los poros y reparar el material a la vez que conserva su capacidad de «respirar»», explica Harbottle.

Harbottle también descubrió que las bacterias podían ofrecer una solución cíclica. Si las bacterias latentes se mezclan con la pasta de mortero, pueden reanimarse continuamente cuando aparecen grietas en el mortero.

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¿Como nuevo?

«Las bacterias crean una especie de tejido cicatricial. Cuán cerca está esto exactamente de la regeneración depende del material», afirma Harbottle. «Como la piedra caliza tiene mucho calcio y carbonato disponibles, es probable que parte de la calcita recién formada contenga minerales del material original «reorganizado» por las bacterias».

De acuerdo con Harbottle, probablemente, la solución resultante es muy similar al material original y recupera sus propiedades, como la fuerza y la resiliencia a la intemperie.

Como señala Harbottle, la autorregeneración como concepto se ha aplicado ampliamente a otros materiales, como a polímeros, el asfalto, o el hormigón.

«Creo que también se ha investigado en metales, pero esto no implicaría el uso de bacterias, lo cual es más apropiado en materiales de construcción, ya que estos conllevan procesos de producción con minerales», añade Harbottle.

Aunque Harbottle no quería alejarse demasiado de su propia área de especialización, se permitió echar un vistazo al futuro potencial de los materiales de construcción inteligentes.

«Antes de que un organismo pueda curarse a sí mismo, tiene que saber que está lesionado. Por lo tanto, un trabajo reciente en el Reino Unido ha estudiado los sistemas de detección y actuación y dado a los materiales la capacidad de detectar el deterioro, analizar opciones y, luego, decidir qué hacer sin intervención humana», prosigue Harbottle.

«En el futuro, se podrían desarrollar sistemas de autorreparación completamente autónomos, pero tendrían que recoger del entorno que los rodea los productos químicos y la energía necesarios para producir un agente reparador».

¿Entonces cuándo se autorreparará la calle principal?

Actualmente, la solución impulsada por bacterias de Harbottle se enfrenta a varios desafíos. Uno es el suministro: Harbottle obtuvo sus bacterias en su laboratorio, pero, para un uso generalizado, tendrían que obtenerse bacterias autóctonas en grandes cantidades y tendrían que probarse antes de utilizarse.

Otra limitación es la demanda

La industria de la construcción es, y con razón, conservadora en lo que se refiere a materiales nuevos, debido a las implicaciones potencialmente devastadoras de los errores. Como indica Harbottle, no solo existen riesgos de seguridad sino también riesgos estéticos para las restauraciones del patrimonio.

«Necesitamos reunir pruebas de una amplia gama de estructuras para ganarnos la confianza de los usuarios potenciales. Quizá priorizando primero entornos no críticos para la seguridad o elementos estéticos no estructurales, como pavimentos o fachadas», agrega Harbottle.

Fuente: CORDIS