Un hidrogel con cianobacterias podría ser una solución para combatir el cambio climático

Un material puede hacer que las paredes de un edificio ayuden a limpiar el aire que las rodea y a mitigar el problema del cambio climático. Eso no es magia: es el resultado de un avance científico real realizado en una universidad pública de Suiza.

Fue realizado por investigadores de ETH Zurich, la institución que fue fundada en 1855 y tuvo como alumnos al físico Albert Einstein y a otros 21 ganadores de Premios Nobel. Incluyeron cianobacterias dentro de un hidrogel, que es un polímero inerte, y obtuvieron un material vivo artificial.

El nuevo material es capaz de capturar dióxido de carbono (CO₂) de manera eficaz, mientras genera minerales que lo almacenan de forma estable. Los resultados fueron publicados en la revista Nature Communications.

Significa que, además de transformar el CO2 en biomasa a través de la fotosíntesis, las cianobacterias inducen la formación de minerales y así se consigue un almacenamiento mucho más duradero y seguro del carbono capturado en el propio material.

Consideran que la innovación podría ofrecer una solución escalable y sostenible que elimina el CO₂ de la atmósfera al emplear procesos naturales.

El dióxido de carbono siempre ha estado presente en la atmósfera. Es parte natural del aire que se respira y del ciclo del carbono del planeta.

Pero su presencia aumentó por actividades humanas como la quema de combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) y la deforestación.

Este exceso de CO₂ atrapa calor en la atmósfera y eso condujo a que las temperaturas globales suban, los glaciares se derritan, los océanos se calienten, entre otros impactos.

El CO₂ no es “malo” en sí mismo: las plantas lo necesitan para hacer fotosíntesis. Pero en exceso desequilibra el sistema.

Científicos de todo el mundo buscan formas efectivas de capturar ese CO₂ para defender la salud del planeta.

La mayoría de los métodos conocidos hasta ahora son costosos, requieren mucha energía o no consiguen guardar el carbono durante mucho tiempo.

Algunos grupos han probado con técnicas químicas y otros con organismos vivos como plantas y algas.

Pero, hasta este avance, no se había combinado con éxito un material inerte y un organismo vivo que sigue activo dentro del hidrogel y tiene capacidad de almacenar carbono en formas estables.

El equipo de ETH Zurich decidió enfrentar el desafío de hacer algo muy diferente.

Para fabricar el nuevo material, el equipo usó un hidrogel, que es como una esponja blanda hecha con polímeros. Este gel deja pasar agua, luz y CO₂.

Dentro del hidrogel colocaron millones de cianobacterias, microorganismos que viven en la Tierra desde hace millones de años y pueden hacer fotosíntesis.

Las cianobacterias usan la luz solar para transformar el CO₂ del aire en alimento y oxígeno. También producen una reacción especial: su actividad provoca la formación de minerales sólidos, como la cal, que guarda el CO₂ por mucho tiempo dentro del gel.

El equipo utilizó impresión 3D para dar forma al material y optimizar la entrada de luz, agua y nutrientes. Así crearon piezas y bloques que funcionan bien para proyectos grandes.

Dalia Dranseike, quien fue primera autora del trabajo junto con Yifan Cui, explicó: “El material tiene estructuras que dejan pasar luz y distribuyen el líquido con nutrientes gracias a la capilaridad”.

El material logró resultados increíbles: en el laboratorio, pudo atrapar CO₂ de forma constante durante 400 días.

Cada gramo retuvo 26 miligramos de CO₂, y superó a otros métodos como el llamado “hormigón reciclado”. Los minerales que se forman en su interior vuelven el material más fuerte y resistente.

Las posibles aplicaciones van más allá de los experimentos. Los investigadores imaginan que el nuevo material se podría usar en edificios, fachadas y objetos urbanos para limpiar el aire y ayudar a combatir el cambio climático.

Después de los éxitos en el laboratorio, el equipo de ETH Zurich llevó su material a exposiciones internacionales de arquitectura. Andrea Shin Ling, arquitecta y miembro del equipo, fue clave en este paso.

En la Bienal de Arquitectura de Venecia montaron troncos de hasta tres metros de alto, formados por el material vivo que contiene cianobacterias. Cada tronco puede capturar 18 kilos de CO₂ por año, similar a lo que absorbe un pino adulto.

La arquitecta contó que el mayor desafío fue escalar el proceso, ya que fabricar piezas grandes es muy diferente al trabajo de laboratorio.

En tanto, en la Trienal de Milán, cubrieron tejas de madera con el hidrogel y las cianobacterias. Con el tiempo, formaron una “piel” verde sobre la madera, un signo claro de que las bacterias seguían vivas y activas capturando CO₂.

Observar el cambio de color y el trabajo de las cianobacterias resultó emocionante para el equipo.

En diálogo con Infobae, la doctora Graciela Salerno, investigadora superior del Conicet en cianobacterias y biotecnología, profesora emérita de la Universidad Nacional de Mar del Plata y vicepresidente del Comité Ejecutivo de la Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas (FIBA), comentó: “Se busca desde hace varias décadas en diferentes laboratorios, el desarrollo de métodos de secuestro de dióxido de carbono a través de materiales fotosintéticos”.

Tras leer el estudio publicado en Nature Communications, la doctora Salerno, quien no participó en la investigación, opinó que los investigadores de Suiza “le han dado una vuelta interesante y desarrollaron una innovación que combina el poder de las cianobacterias con ingeniería de materiales”.

Además, la científica expresó: “Si bien falta aún escalar la producción y evaluar su implementación práctica, el hidrogel podría ser una estrategia más para combatir al cambio climático. Por supuesto, también se necesita que se reduzcan las emisiones de gases de efecto de invernadero para no seguir agravando el problema”.