- La "arena viva" desarrollada por los científicos puede ralentizar la permeabilidad del agua.
- Las fibras microbianas se pueden utilizar para estabilizar el suelo y reducir la erosión eólica.
- Los estudios de laboratorio muestran que la celulosa puede unir eficazmente las partículas de arena.
- La tecnología aún se encuentra en fase de laboratorio y no ha sido probada en aplicaciones prácticas.
Bacterias capaces de producir fibras de celulosa pueden unir la arena suelta del desierto en un material más resistente, cuya velocidad de drenaje es mucho más lenta que la de la arena común, aunque actualmente esta investigación se encuentra en fase de laboratorio. Científicos de la Universidad Khalifa de los Emiratos Árabes Unidos, Empa en Suiza y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich han probado si las fibras microbianas pueden unir las partículas de arena de manera similar a cómo lo hacen las raíces de las plantas, los micelios de los hongos y las secreciones microbianas en el suelo, alterando la forma en que el agua fluye a través de ellas.
Métodos de fabricación de arena viva
El equipo de investigación empleó dos métodos para fabricar la "arena viva". El primer método consiste en cultivar microorganismos directamente en la arena, creando lo que se denomina "arena viva", lo que reduce la permeabilidad en aproximadamente seis veces durante las pruebas de drenaje. El segundo método implica cultivar por separado fibras de celulosa bacteriana en forma de láminas y colocarlas entre las capas de arena, lo que reduce la permeabilidad a aproximadamente una vigésima octava parte de la arena no tratada. Los investigadores utilizaron la bacteria Komagataeibacter medellinensis, que produce celulosa, y dos cepas del hongo Schizophyllum commune, empleando arena de las dunas cerca de Al Ain en los Emiratos Árabes Unidos, así como arena estandarizada de laboratorio para realizar algunas pruebas de resistencia.
Desinfectaron la arena antes de añadir los microorganismos y la solución nutritiva. Imágenes microscópicas muestran que la celulosa se adhiere a la superficie de las partículas de arena y une las partículas adyacentes.
Gustav Nyström, responsable del laboratorio de materiales de celulosa en Empa, calificó este hallazgo como "un compuesto natural". Las muestras producidas por las bacterias son más resistentes. En siete días, una columna de arena de aproximadamente 6 cm (2.4 pulgadas) de altura puede ser retirada de forma segura del molde y cortada en trozos, los cuales se mantienen intactos en el agua. Aunque las muestras de hongos también pueden unir partículas de arena, son más frágiles, y algunas se rompen al ser retiradas del molde o tras el secado y corte. Las láminas de celulosa actúan como una tela de refuerzo, dispersando eficazmente la fuerza aplicada.
En una demostración con un peso de 10 kg (22 libras), los bloques de arena no tratados colapsaron más severamente que los bloques de arena con láminas de celulosa, y las láminas cultivadas durante más tiempo suelen proporcionar muestras más resistentes, además de reducir significativamente la permeabilidad del agua.
Aplicaciones potenciales de las fibras microbianas
El equipo considera que las fibras microbianas podrían ofrecer una alternativa biodegradable a ciertos materiales sintéticos utilizados para estabilizar el suelo, y que una conexión más fuerte entre las partículas de arena podría ayudar a reducir la erosión eólica. Los experimentos no midieron las emisiones de polvo. Nyström indicó que este método permite a los investigadores introducir materia orgánica y agua en la arena y estabilizarla hasta cierto punto. Para la arena en la que las fibras crecieron entre las partículas, la capacidad de retención de agua aumentó del 20.2% al 25.5%, un incremento que los científicos consideran leve. Tres investigadores han revelado patentes en trámite.
Sin embargo, esta investigación aún se encuentra en fase de laboratorio. Los microorganismos obtienen agua y nutrientes en condiciones controladas, y su crecimiento requiere oxígeno. El crecimiento de las columnas de arena bacteriana no es uniforme, y la resistencia en la parte superior es mucho menor que en la parte inferior. Los experimentos no han probado el crecimiento de cultivos ni determinado la duración de este material en condiciones desérticas. La investigación relacionada ha sido publicada en la revista Carbohydrate Polymers.
Potencial y desafíos futuros de la tecnología de arena viva
Este estudio demuestra el potencial de aplicación de la celulosa microbiana en entornos desérticos, especialmente en la reducción de la permeabilidad del agua y la estabilización del suelo. Con el impacto del cambio climático global, el problema de la desertificación se vuelve cada vez más grave, y esta tecnología ofrece una solución sostenible. Sin embargo, la tecnología aún se encuentra en fase de laboratorio, careciendo de datos sobre aplicaciones prácticas y evaluaciones de efectos a largo plazo, por lo que se requiere más investigación para asegurar su efectividad y viabilidad en el entorno natural.