Remplazar el cemento por bacterias para nuestras construcciones, ¡es posible!

Un equipo de investigadores del Instituto Fraunhofer en Alemania ha desarrollado un método innovador para producir materiales de construcción biogénicos a partir de cianobacterias, conocidas anteriormente como algas verdeazules. Este avance podría revolucionar la industria de la construcción al ofrecer una alternativa sostenible al cemento tradicional, al tiempo que se reducen las emisiones de CO₂.


La industria de la construcción enfrenta un desafío importante: el cemento, componente principal del concreto ampliamente utilizado, contribuye significativamente al cambio climático debido a sus altas emisiones de dióxido de carbono. En 2018, la producción de cemento en Alemania generó alrededor de 20 millones de toneladas de CO₂, representando cerca del 10% de las emisiones industriales nacionales según la Agencia Alemana de Medio Ambiente (UBA).

Para abordar esta problemática ambiental, los investigadores de los institutos Fraunhofer para tecnologías y sistemas cerámicos (IKTS) y para tecnología de haces de electrones y plasma (FEP) han desarrollado el proyecto "BioCarboBeton". Este proyecto introduce un método de producción biológica que no solo elimina las emisiones de carbono, sino que también utiliza el CO₂ atmosférico en el proceso de fabricación.

En el corazón de este método se encuentran las cianobacterias, capaces de realizar fotosíntesis. Bajo la acción combinada de la luz, la humedad y la temperatura, estos microorganismos forman estructuras similares a los estromatolitos, compuestas principalmente de piedra caliza. Estas estructuras biogénicas existen en la naturaleza desde hace 3,500 millones de años, demostrando la robustez y durabilidad de este proceso biológico.

Los investigadores han logrado reproducir este proceso natural gracias a un enfoque tecnológico avanzado. El Dr. Matthias Ahlhelm del IKTS supervisa el desarrollo de materiales y procesos, así como la selección de agentes de relleno y de unión. Paralelamente, el equipo de la Dra. Ulla König en el FEP es responsable del cultivo de cianobacterias, el análisis microbiológico y el aumento de la producción de biomasa.

La producción comienza con el cultivo de cianobacterias fotosensibles en una solución nutritiva. Luego, para permitir la mineralización y la formación de estructuras estromatolíticas, se agregan fuentes de calcio como el cloruro de calcio a la solución bacteriana. Se prepara una mezcla de hidrogeles y varios agentes de relleno, como diferentes tipos de arena, mientras que se incorpora CO₂ adicional para apoyar el proceso.

La mezcla bacteriana se homogeniza y se estructura vertiéndola en moldes translúcidos, permitiendo así la continuación de los procesos metabólicos y fotosintéticos. La mineralización posterior conduce a la solidificación final del material. Alternativamente, se pueden producir y tratar sustratos porosos con el cultivo de cianobacterias, ofreciendo flexibilidad en aplicaciones potenciales como aislamiento, ladrillos, rellenos de encofrados e incluso mortero o estuco.

El proyecto BioCarboBeton tiene como objetivo determinar las propiedades materiales y mecánicas de los materiales biogénicos producidos, así como aumentar la escala de producción. Actualmente, trabajando con biogás y otras fuentes de calcio como el basalto y los residuos mineros, los investigadores también exploran procesos circulares para una producción sostenible y eficiente.

Habiendo establecido y probado el proceso, el equipo de investigación del Fraunhofer ahora trabaja para aumentar los volúmenes de producción y definir las propiedades sólidas necesarias para una fabricación a gran escala de estos materiales ecológicos. Los doctores Ahlhelm y König están convencidos de que su método abre el camino a una tecnología biológica prometedora para una economía circular, no solo en el sector de la construcción sino también más allá.