Resumen gráfico. Crédito: Materiales hoy Comunicaciones (2025). Doi: 10.1016/j.mtcomm.2025.112093
Imagine el concreto curando sus propias grietas como la piel humana que se recupera de un corte. Esa es la visión detrás de la última investigación del Dr. Congrui Grace Jin, publicada en Materials Today Communications.
Al dirigirse a uno de los problemas más persistentes y costosos en la construcción, Jin, profesor asistente en el Departamento de Tecnología de Ingeniería y Distribución Industrial, se ha inspirado en la naturaleza para desarrollar un sistema de líquenes sintéticos para permitir que el concreto se compara.
El concreto es el material de construcción más utilizado en la tierra, pero sufre de la peligrosa falla de agrietarse fácilmente. Estas grietas, grandes o pequeñas, pueden conducir a una falla estructural catastrófica, como se presenta en el colapso de un edificio, puente o carretera.
La clave para superar este desafío crítico radica en comprender cómo se forma concreto y cómo explotar ese proceso. El concreto se hace mezclando piedra triturada y arena con arcilla en polvo y piedra caliza. Cuando se agrega agua, la combinación se endurece a través de una reacción química llamada hidratación. Una vez establecido, se vuelve lo suficientemente fuerte como para apoyar todo, desde los talleres de 18 ruedas que cruzan los puentes hasta las personas que viven en rascacielos.
Sin embargo, las fuerzas naturales como los ciclos de congelación-descongelación, la contracción de secado y las cargas pesadas causan grietas. Incluso aquellos apenas visibles a simple vista pueden permitir que los líquidos y los gases alcancen refuerzos de acero incrustados, causando corrosión y estructuras de debilitamiento.
Descubrir grietas antes de poner en peligro vidas es un desafío de alto riesgo y costoso, y los Estados Unidos gastan anualmente decenas de miles de millones de dólares que reparan la infraestructura de concreto. La ubicación de grietas en puentes y carreteras que están constantemente en uso es especialmente difícil.
“El concreto de autocuración mediado por microbios ha sido ampliamente investigado durante más de tres décadas”, dice Jin, “pero aún sufre de una limitación importante: ninguno de los enfoques de autocuración actuales son completamente autónomos ya que requieren un suministro externo de nutrientes para los agentes curativos para producir continuamente materiales de reparación”. Por ejemplo, después de que los inspectores pasan por el laborioso proceso de localizar una grieta, pueden tener que inyectar o rociar nutrientes en la grieta, lo que no es práctico.
¿La solución de Jin? Aproveche el poder de los sistemas de líquenes para permitir que el concreto se cure sin intervención externa.
El liquen es una presencia discreta en nuestro mundo cotidiano, a menudo se encuentra aferrado a árboles y rocas. Su verdadera belleza se encuentra en su sistema simbiótico único de hongos y algas, o cianobacterias, que forman una asociación autosuficiente, lo que le permite prosperar incluso en las condiciones más duras.
Con esa inspiración, Jin y sus compañeros investigadores, la Dra. Richard Wilson, Nisha Rokaya y Erin Carr de la Universidad de Nebraska-Lincoln crearon un sistema de líquenes sintéticos que colabora como líquenes naturales.
Su sistema utiliza cianobacterias, que convierte el aire y la luz del sol en alimentos, y los hongos filamentosos, que producen minerales que seleccionan las grietas. Trabajando juntos, estos microbios sobreviven en nada más que aire, luz y agua. La autonomía de este sistema lo distingue de los esfuerzos concretos de autocuración anteriores.
En las pruebas de laboratorio, estos pares de microbios pudieron crecer y producir minerales que llenan grietas incluso en entornos desafiantes como el concreto.
Jin lleva su trabajo más allá del laboratorio para considerar implicaciones más amplias. Ella está colaborando con profesores de los departamentos de ciencias sociales de la Universidad de Texas A&M para desarrollar una mejor comprensión de la percepción del público sobre el uso de organismos vivos en la construcción y los problemas éticos, sociales, ambientales y legales involucrados.
Esta investigación tiene potencial y aplicaciones de largo alcance. El concreto que puede curarse a sí mismo podría reducir significativamente los costos de mantenimiento, extender su longevidad e incluso proteger vidas a través de una mayor seguridad. También puede tener un impacto dramático en todas las áreas de construcción sostenible, incluida la infraestructura espacial.
Más información: Nisha Rokaya et al, Diseño del sistema de cocultivo de cianobacterias diazotróficas y hongos filamentosos para una posible aplicación en el hormigón de autocuración, Materiales hoy en día (2025). Doi: 10.1016/j.mtcomm.2025.112093
Proporcionado por la Universidad de Texas A&M
Cita: descifrando el código: el sistema de líquenes sintéticos muestra potencial para el hormigón de autocuración (2025, 7 de mayo) Recuperado el 7 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-code-synthetic-lichen-potential-concrete.html
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