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Energía

Un hongo 'mágico' podría autorreparar el hormigón mientras lucha contra el cambio climático

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Sus esporas se activan al entrar en contacto con el agua y empiezan a formar carbonato cálcico, algo que podría rellenar automáticamente las grietas en edificios, puentes y carreteras. Además, captura carbono de la atmósfera y no es tóxico para los humanos

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Maximiliano Corredor
  • 04 Septiembre, 2017

Estados Unidos tiene una de las economías más avanzadas del mundo. Y, sin embargo, las infraestructuras de cemento que la soportan, las carreteras, los puentes, las aceras, etcétera, se desmoronan lentamente. Este deterioro requiere reparaciones complejas, causa largos retrasos y en los casos más graves puede conducir a fallas estructurales.

También es un problema cada vez más caro. Las pequeñas grietas sin reparar se agrandan y exponen las estructuras metálicas de refuerzo, y cuando estas se dañan, las reparaciones pueden ser costosas y complejas. Según la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, si no se aborda este problema, para 2025 costará más de tres billones de euros en negocios perdidos sólo en EEUU.

Claramente, se necesita una manera mejor y más barata de reparar el hormigón desesperadamente.

Entran en escena el investigador de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey (EEUU) Ning Zhang y unos colegas. El equipo ha descubierto un ingrediente secreto que podría reparar el cemento que se desmorona de forma automática. ¿Cuál es este nuevo ingrediente? Los hongos.

Primero algunos antecedentes. Los científicos de materiales llevan mucho tiempo buscando la receta secreta que ayude al cemento a repararse a sí mismo. Una idea es rellenar el hormigón con fibras de polímero que contienen una resina que se filtra para rellenar las grietas.

Este enfoque pareció prometedor durante un tiempo, pero resulta que el cemento y la resina tienen diferentes propiedades de expansión térmica, entre otras características, lo que a veces puede agravar el estado de las grietas.

Un mejor relleno es el carbonato de calcio, porque se une bien con el hormigón y tiene propiedades estructurales similares. Varias bacterias producen minerales de este tipo, pero también liberan otros subproductos, como abundantes cantidades de productos nitrogenados como el amoníaco. Y esto puede dañar las carreteras y el medio ambiente.

Así que los científicos de materiales necesitan otra opción y Zhang y sus compañeros creen que la han encontrado en forma de un hongo llamado Trichoderma reesei. Puede germinar en una amplia gama de condiciones y forma un micelio fibroso que promueve la formación de carbonato de calcio.

Su idea es que las esporas del hongo se añadan al cemento cuando se mezcla y permanezcan inactivas hasta que el hormigón se agriete. El agua que fluya por las grietas hará que las esporas germinen,  rellenándolas con fibras fúngicas que activan la formación de carbonato de calcio, que, llegado el momento, rellena el hueco.

Esa es la teoría, pero la cuestión crucial es si funcionaría en la práctica. Así que Zhang y colaboradores se pusieron a investigar.

El equipo vertió cemento en placas de Petri y lo dejó secar. A continuación vertieron un medio de cultivo sobre cada losa y añadieron varios tipos de hongos. Esperaron a ver cuál de los hongos crecía en las condiciones altamente alcalinas que se dan en el cemento.

Los resultados fueron reveladores. De todos los hongos probados, sólo Trichoderma reesei prosperó incluso cuando el pH se elevó a 13. Zhang y coautores estudiaron su estructura fibrosa bajo un microscopio y utilizaron la difracción de rayos X para analizar los depósitos formados. "Los datos sugieren con fuerza que las hifas de T. reesei pueden promover la precipitación del carbonato de calcio", afirman. Las imágenes del microscopio electrónico muestran claramente las estructuras mineralizadas que las fibras dejan tras de sí.

Por supuesto, nada de eso demuestra que las esporas de Trichoderma reesei puedan sobrevivir si se añaden al cemento cuando se mezcla. De hecho, a primera vista, parece poco probable. Las esporas tendrían que alojarse en poros dentro del hormigón.

Zhang y colaboradores midieron los poros en el hormigón que hicieron y encontraron que medían una media de un micrómetro de diámetro. Pero las esporas de Trichoderma reesei son más grandes, de unos cuatro micrómetros de diámetro. Eso sugiere que serían aplastadas cuando el hormigón se compactase. Los investigadores proponen solucionar el problema añadiendo burbujas de aire a la mezcla, pero esto necesita ser investigado más a fondo.

Este es un trabajo interesante con un lado positivo significativo. Si Trichoderma reesei resulta ser el hongo mágico que puede reparar las infraestructura que se derruyen, será una ayuda importante. Y también es ecológico, el hongo es benigno en lo que respecta a los seres humanos, y el proceso de formación de carbonato de calcio captura carbono de la atmósfera. Por lo tanto, elimina el dióxido de carbono, un importante gas de efecto invernadero.

Por supuesto, hay mucho trabajo por delante para determinar si las esporas sobrevivirán en hormigón. Pero los resultados preliminares proporcionan motivos para estudiarlo con más detalle.

Ref: arxiv.org/abs/1708.01337: Screening of Fungi for Self-Healing of Concrete Cracks

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