Los ingenieros químicos del MIT diseñan un nuevo material que crece, se fortalece e, incluso, se autorrepara con el dióxido de carbono del aire. Por el momento, se trata de una sustancia sintética similar a un gel que realiza un proceso químico similar al de las plantas cuando incorporan el CO2 del aire en sus tejidos en crecimiento.
El posible uso de este material sería para el sector de la construcción: bien para reparaciones o para recubrimientos protectores. Por ejemplo, se podrían fabricar paneles livianos con este material, para que una vez instalados al exponerse al aire y la luz solar se endurecerían y solidificarían, con lo que se ahorraría energía y costes del transporte de los materiales.
El profesor de Ingeniería Química y miembro del equipo de investigación, Michael Strano, ha descrito este “hallazgo” en la revista Advanced Materials. “Es un concepto completamente nuevo en la ciencia de los materiales”, subraya Strano. El material utilizado por los investigadores es una matriz de gel compuesta de un polímero hecho de metacrilamida de aminopropilo y glucosa.
Aunque para los investigadores aún no es lo suficientemente resistente como para ser utilizado como material de construcción, creen que “podría funcionar como relleno de grietas o material de recubrimiento”.
El equipo de investigación ha desarrollado métodos para producir materiales de este tipo por toneladas y ahora está enfocando el trabajo en optimizar las propiedades del material. Las aplicaciones comerciales, como los recubrimientos de autocuración y el relleno de grietas, se pueden realizar en el corto plazo, mientras que se necesitan avances adicionales en la química de la columna vertebral y la ciencia de los materiales antes de que se puedan desarrollar materiales de construcción y materiales compuestos.
“Lo que llamamos materiales fijadores de carbono aún no existen hoy en día” fuera del ámbito biológico. En este sentido, recuerda que hasta ahora solo las plantas pueden transformar el dióxido de carbono en el aire en una forma sólida y estable, utilizando solo el poder de la luz solar.
En su opinión, el desarrollo de un material sintético supone un gran avance porque no solo evita el uso de combustibles fósiles para su creación, sino que, además, consume dióxido de carbono del aire, lo que a la larga tiene beneficios evidentes para el medio ambiente y el clima. “Imagina un material sintético que pueda crecer como los árboles, tomando el carbono del dióxido de carbono e incorporándolo a la columna vertebral del material”, destaca Strano.
Experimentos con el nuevo material
El equipo de investigación ha realizado los experimentos iniciales con este nuevo material usando un componente biológico: los cloroplastos, que aprovechan la luz dentro de las células vegetales, y que los investigadores obtuvieron de las hojas de espinaca.
Los cloroplastos aislados son bastante inestables, lo que significa que tienden a dejar de funcionar unas horas después de retirarlos de la planta, pero los investigadores lograron aumentar significativamente la vida catalítica de los cloroplastos extraídos. Ahora el equipo de investigación está reemplazando el cloroplasto por catalizadores que no son de origen biológico, explica Strano.
El material comienza como un líquido y “es emocionante verlo cuando comienza a crecer y agruparse” en una forma sólida. “Estos materiales imitan algunos aspectos de algo que vive, aunque no se está reproduciendo”.
“Nuestro trabajo muestra que el dióxido de carbono no tiene que ser simplemente una carga y un coste”, puntualiza Strano. “También es una oportunidad: 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”
El equipo de investigación incluye a Juan Pablo Giraldo en UC Riverside; Tedrick Lew, Min Hao Wong, Pingwei Liu, Yun Jung Yang, Volodomyr Koman, Melissa McGee y Bradley Olsen del MIT. El trabajo ha estado respaldado por el Departamento de Energía de EEUU.