El poder de la autocuración | En forma
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La biología a menudo puede ser la máxima inspiración de diseño. Más recientemente, los ingenieros del MIT pudieron sacar una hoja del manual de la naturaleza para diseñar un material que se autocura y carbono negativo. Es una nueva herramienta bienvenida en la lucha contra el cambio climático, y podría algún día reemplazar los materiales pesados de emisiones como el concreto con una alternativa mucho más de bajo mantenimiento y respetuosa con el medio ambiente.
En el nuevo estudio publicado en Materiales avanzados, los ingenieros químicos demostraron cómo diseñar un material capaz de extraer el dióxido de carbono que se calienta el clima del aire y luego usarlo para crecer y repararse a sí mismo. El estudio, dirigido por el profesor Michael Strano en el MIT, rompe las barreras en el campo de la ciencia de los materiales, con un polímero de auto reparación y económico, fácil de producir y que necesita material mínimo.
"Nuestro material no necesita más que dióxido de carbono atmosférico y luz ambiental, que son omnipresentes", explica el coautor Seonyeong Kwak a Inverso en un email
Las propiedades de autocuración a menudo parecen ser milagros dramáticos reservados para el mundo animal, por ejemplo, gecos que crecen de nuevo en las colas y estrellas de mar que devuelven miembros enteros (o aún más salvajes, miembros que vuelven a crecer un cuerpo entero). La humanidad ha incursionado en la regeneración, logrando diseñar robots blandos que pueden repararse a sí mismos y un revestimiento de teléfono que se recupera automáticamente para acabar con la pesadilla de las pantallas destrozadas. Pero los métodos anteriores a menudo requieren aportaciones externas, como la luz UV, el calentamiento o un tratamiento químico. Este nuevo polímero es de mucho menor mantenimiento y tiene una fuente de energía abundante y fácilmente accesible: el dióxido de carbono.
Los cloroplastos que ingieren carbono son la clave
"Imagine un material sintético que pueda crecer como árboles, tomando el carbono del dióxido de carbono e incorporándolo a la columna vertebral del material", explica Strano en un comunicado de prensa.
Al aprovechar los cloroplastos, el componente de las plantas que recolectan y transforman la luz en energía, el equipo de Strano hizo esto posible.
Suspendido en el hidrogel hay un polímero llamado metacrilamida de aminopropilo (APMA), cloroplastos estabilizados extraídos de las espinacas y una enzima llamada glucosa oxidasa (GOx). Cuando se exponen a la luz solar, los cloroplastos producen glucosa. Luego se activa la enzima GOx, que convierte la glucosa en gluconolactona (GL), que reacciona con el APMA para formar un círculo completo, creando el mismo material que constituye el hidrogel, la polimetacrilamida que contiene glucosa (GPMAA). Los investigadores pueden, literalmente, ver cómo el material se convierte en un sólido de forma líquida.
Si bien son clave para el polímero y atractivos debido a su abundancia, los cloroplastos también presentaron problemas de diseño desafiantes. Como componentes biológicos, los cloroplastos no están motivados para funcionar cuando están separados de sus hogares de plantas: una vez eliminados, sus capacidades de fotosíntesis duran solo de unas pocas horas a un día, como máximo. Por ahora, el tratamiento químico de los cloroplastos incrementa la estabilidad y la producción de glucosa, pero los investigadores esperan cambiar a una alternativa no biológica.
Autocuración para la sostenibilidad
Con la creciente urgencia de desarrollar métodos de vida más sostenibles, el polímero promete ayudar a restablecer la idea de mantener el entorno construido a nuestro alrededor.
"Nuestro trabajo muestra que el dióxido de carbono no tiene que ser simplemente una carga y un costo", dice Strano. “También es una oportunidad en este sentido. Hay carbono por todas partes. Construimos el mundo con carbono. Los humanos están hechos de carbono. Hacer un material que pueda acceder al abundante carbono que nos rodea es una oportunidad importante para la ciencia de los materiales. De esta manera, nuestro trabajo consiste en hacer materiales que no solo sean neutros en carbono, sino también en carbono negativo ".
El material no es lo suficientemente resistente para la construcción a gran escala, pero las aplicaciones a corto plazo, como rellenar grietas o recubrimientos de auto curación, podrían realizarse en tan solo 1 o 2 años.
"La ciencia de los materiales nunca ha producido algo como esto", dijo Strano. Noticias MIT. "Estos materiales imitan algunos aspectos de algo vivo, aunque no se reproduzcan".
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