El laboratorio de la ETH Zürich diseña un material fotosintético impreso en 3D capaz de capturar dióxido de carbono y transformarlo en roca caliza sólida durante más de un año.
Imagina un edificio cuyas paredes no solo sostengan el techo, sino que respiren como un bosque y se vuelvan más fuertes con cada bocanada de aire. No es ciencia ficción; es el último hito de la bioingeniería. Un equipo multidisciplinar liderado por el investigador Mark W. Tibbitt en la ETH Zürich ha logrado infundir vida en estructuras tridimensionales artificiales utilizando cianobacterias. El resultado es un material vivo fotosintético (LPM, por sus siglas en inglés) que actúa como una trampa dual para el dióxido de carbono, fijándolo en su propia biomasa y, al mismo tiempo, transformándolo en piedra caliza sólida mediante un proceso químico autónomo.
El corazón de este material es la cianobacteria Synechococcus sp. cepa PCC 7002, un microorganismo extremadamente resistente capaz de multiplicarse cada 2.6 horas en condiciones óptimas. Los científicos inmovilizaron estas bacterias dentro de una red de polímeros basada en el hidrogel Pluronic F-127. Usando técnicas de fabricación digital e impresión 3D, diseñaron geometrías complejas en forma de redes abiertas y pilares. Esta arquitectura no es caprichosa: funciona como un sistema de autopistas microscópicas que asegura que la luz del sol y el agua salada simulada (con sus nutrientes esenciales) penetren homogéneamente, manteniendo a las bacterias vivas y activas durante más de 400 días.
La verdadera magia radica en su estrategia de «secuestro dual». A medida que las cianobacterias realizan la fotosíntesis, consumen para generar biomasa. Al mismo tiempo, sus procesos metabólicos liberan iones de hidróxido (OH–), alterando el pH del entorno local. Este cambio químico desencadena la precipitación de carbonato de calcio inducida por microbios (MICP). En términos sencillos, el material imita la formación de las conchas marinas: atrapa el gas invisible del aire y lo convierte en cristales minerales estables.
Los datos de la investigación son contundentes. Durante los primeros 30 días, el material secuestró aproximadamente 2.5 mg de CO2 por gramo de hidrogel, fijando 2.2 ± 0.9 mg en forma de carbonatos insolubles. A largo plazo, tras 400 días de monitoreo en el laboratorio, la cifra ascendió de forma espectacular a 26 ± 7 mg de CO2 por gramo de material. Lo fascinante es que este proceso de mineralización no destruye el material, sino que lo refuerza internamente, aumentando su rigidez estructural mientras se tiñe de un verde brillante que evidencia la producción constante de clorofila. De escalarse con éxito, estas estructuras podrían capturar hasta 18 kg de CO2 al año, compitiendo directamente con la eficiencia de un árbol real.
Con información de ETH Zürich.
