- Científicos utilizan bacterias y arena para fabricar materiales de construcción sin necesidad de altas temperaturas.
- Sporosarcina pasteurii puede producir un adhesivo mineral que ayuda a unir la arena.
- El biocemento actualmente tiene una resistencia cercana a la de la mortero, adecuado para estructuras no portantes.
- Los subproductos químicos como el amoníaco deben ser tratados de manera segura, lo que afecta la sostenibilidad.
Con el objetivo de construir ciudades sostenibles, científicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich están dirigiendo su atención hacia algunos de los organismos más pequeños del planeta. La arquitecta e investigadora Karen Antorveza Paez combina biología con fabricación digital, utilizando bacterias vivas, arena y tecnología robótica para crear componentes de construcción resistentes, sin quemar combustibles fósiles. Este desarrollo aborda uno de los mayores culpables ambientales a nivel global. La producción de cemento representa aproximadamente el 8% de las emisiones de carbono a nivel mundial, principalmente porque los componentes clave deben ser cocidos en enormes hornos a temperaturas extremadamente altas.
Antorveza Paez reclutó bacterias del suelo, específicamente Sporocarcina pasteurii, que pueden producir un "adhesivo mineral", sin necesidad de tratamiento térmico. Ella señala: "Utilizamos bacterias para producir un adhesivo mineral." Un brazo robótico aplica repetidamente las bacterias, los materiales necesarios para la cristalización y la arena sobre una superficie, permitiendo que crezcan capa por capa.
Cómo las bacterias facilitan la producción de materiales de construcción
Los microorganismos que no requieren hornos inducen la precipitación de carbonato de calcio, lo que permite que las bacterias vivas unan la arena y los gránulos sueltos en componentes estructurales sólidos sin necesidad de altas temperaturas. Aunque la idea no es nueva, los expertos han considerado previamente la posibilidad de utilizar este método para construir estructuras en Marte. Las bacterias producen iones de carbonato en la mezcla al descomponer la urea mediante una enzima natural. Cuando estos iones interactúan con cloruro de calcio, se forman cristales microscópicos de caliza que entrelazan mecánicamente los granos de arena a temperatura ambiente, solidificando así el material. Antorveza Paez explica: "Es un poco como hornear un pastel, la masa que tienes sigue siendo muy maleable y frágil, solo el horno puede convertirla en una sustancia sólida."
En su trabajo, las bacterias juegan el papel del horno.
Desafíos y aplicaciones del biocemento
El equipo desarrolló dos métodos de fabricación digital para crear elementos de construcción de biocemento. Los investigadores utilizaron una tinta biológica personalizada, compuesta por agua, resina natural, arena y bacterias vivas, para desarrollar un proceso de impresión 3D. Una vez impresa, la estructura pasa por un baño de mineralización de dos a cinco días, actualizado diariamente para proporcionar los nutrientes necesarios. Al igual que un horno, las bacterias solidifican el material a temperatura ambiente, dejando componentes minerales completamente curados e inactivos tras el secado.
Sin embargo, aún existen desafíos en cuanto a la resistencia. El segundo método consiste en usar un brazo robótico para rociar arena, bacterias y mineralizadores de forma alterna sobre la superficie, inspirado en estructuras rocosas microbianas naturales, como los estromatolitos. Ella menciona: "Como arquitecta, normalmente no sé exactamente qué contiene el material, ya que se fabrica en otro lugar." Se siente fascinada por cómo la naturaleza encuentra formas de producir materiales altamente complejos y espera aprovechar esto para resolver los problemas actuales. Este es un enfoque prometedor, pero el biocemento aún no está listo para reemplazar el concreto estructural.
Actualmente, su resistencia es más cercana a la de la mortero, siendo más adecuada para elementos no portantes, como tabiques o paneles de fachada. Además, el amoníaco, un subproducto de la reacción química, es un contaminante que debe ser tratado o reciclado de manera segura. Antorveza Paez añade: "A menos que consideremos el manejo de este subproducto químico, desafortunadamente, el uso de biocemento para la construcción no es sostenible."
En la Bienal de Arquitectura de Venecia de 2025, se realizó una instalación de seis meses que mostró una estructura de biocemento creciendo en tiempo real frente a los visitantes, demostrando el potencial de la construcción automatizada. Los científicos han demostrado que las bacterias pueden crecer materiales de construcción. Ahora, la competencia radica en hacer que estos materiales sean lo suficientemente fuertes para soportar nuestras ciudades.
Desarrollo y desafíos de la tecnología de biocemento
Esta investigación muestra el potencial de utilizar bacterias y arena para fabricar materiales de construcción, especialmente en la reducción de emisiones de carbono. Aunque el biocemento aún no ha alcanzado el nivel de resistencia del concreto estructural, su aplicación en elementos no portantes sigue siendo atractiva. Además, el problema del manejo de subproductos químicos resalta la complejidad en el desarrollo de materiales de construcción sostenibles. A medida que la tecnología avanza, es posible que surjan más soluciones innovadoras que impulsen a la industria de la construcción hacia un futuro más ecológico.