Inspirándose tanto el sistema vascular de los seres humanos como en características del reino Fungi, un nuevo programa de investigación de una agencia gubernamental en Estados Unidos busca el desarrollo de hormigones que puedan repararse a sí mismos y así, recuperar infraestructura de hormigón que se ha deteriorado con el paso del tiempo. El programa tendrá una duración de 4,5 años.
Cuando se menciona la investigación de hormigones que puedan repararse a sí mismos -los denominados hormigones autorreparables- se conocen dos líneas. Una, dice relación con los aditivos cristalizantes que se pueden incorporar al material y que, ante la acción de fisuras provocadas por agentes alcalinos externos, liberan cristalizantes que sellan estos inconvenientes. Aquí, si bien no es el propio hormigón el que se repara a sí mismo, la acción de estos aditivos conlleva a la acción de clausurar las grietas.
Sin embargo, si hablamos de un hormigón que posea cualidades propias que hagan que se repare a sí mismo, la inclusión de bacterias en el material es un camino que también posee varios desarrollos (incluyendo investigaciones en Chile). La idea central es esta: convertir al hormigón, un material inerte, en un elemento bioreceptivo al incorporar propiedades de bacterias dentro de su formulación. Así, ante posibles grietas, estas nuevas características que aportan estos nuevos elementos reparan las fisuras o, mejor dicho, es el propio hormigón el que las sella.
Basándose en esta última aproximación es que la Agencia de de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA, en sus siglas en inglés) del Departamento de Defensa de Estados Unidos, anunció la creación de un programa que busca desarrollar hormigones autorreparables, aunque la idea no es, necesariamente, trabajar con bacterias, sino desarrollar un concepto mucho más complejo: hormigones con su propio sistema vascular que sirva para repararse a sí mismos.
Diseñando hormigones inspirados en la biología para reparar infraestructura
El programa en cuestión se denomina “Programa Bio-inspirado de Restauración de antiguos Edificios de Hormigón” (BRACE, en sus siglas en inglés) y su principal premisa es, de acuerdo con el comunicado de prensa de DARPA, “imbuir al hormigón con capacidades autorreparables que se encuentran en organismos vivos, tomando inspiración tanto del sistema vascular de los seres humanos como de las vastas redes de hongos filamentosos, que abarcan grandes áreas de terreno a una escala similar que las edificaciones de hormigón”.
El énfasis en este tipo de soluciones biológicas es porque “brindan una red de transporte para la reparación por dentro del material, solucionando fisuras antes de que lleguen a la superficie y que provoquen un fallo en la estructura”, explicó la entidad.
“Más que nunca, vemos cómo nuestra habilidad para comprender y diseñar la biología puede aprovecharse para aplicaciones que van mucho más allá de la salud y enfermedades humanas, especialmente en el área de la ciencia de los materiales”, explicó el Dr. Matthew J. Pava, director del programa BRACE. “Por ello, es que buscamos empujar los límites de lo que es posible para que las tecnologías de ingeniería biológica funcionen de forma segura y preserven nuestro hormigón”.
En ese sentido, el doctor Pava comentó a Popular Mechanics que “si bien las estrategias biológicas son el foco principal del programa, también exploraremos otros desarrollos basados en encimas y materiales del tipo cerámica”. Esto, porque la idea es “insertar estos nuevos hormigones autorreparables en las fisuras y vacíos de estructuras de hormigón antiguas para iniciar su reparación y después, seguir presentes para ‘sanar’ eventuales fisuras que aparezcan con el tiempo”, dijo.
Hormigón autorreparable para aplicaciones militares y civiles
Si bien el ambiente que posee el hormigón lo hace desafiante para este tipo de desarrollos, el doctor Pava recalcó en Popular Mechanics que “recientes estudios muestran que el material posee su propio y único microbioma. En ese sentido, nuestro plan es incorporar este nuevo material con características biológicas para la reparación de infraestructura, limitando además la emisión de carbono que se asocia a la construcción con hormigón”.
El programa, que tendrá una duración de cuatro años y medio, incorporará la participación de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, la Universidad de Colorado Boulder y el Battelle Memorial Institute para cumplir con los objetivos.
Si bien el objetivo del programa es la reparación de infraestructura militar -como aeropuertos o pavimentos en bases- no se descarta que pueda utilizarse para mejorar infraestructura civil que esté en mal estado. “Si tenemos éxito, las tecnologías que desarrollemos en el programa podrían tener utilidad para la gran cantidad de infraestructura civil de hormigón que existe, sean carreteras, puentes o edificaciones”, dijo Pava.
El programa BRACE comenzará su desarrollo a fines de 2023 y trabajará en dos frentes estratégicos dentro de la infraestructura militar: uno destinado para grandes estructuras, como silos y muelles de hormigón, y otro que se hará cargo de reparaciones más rápidas, por ejemplo, los pavimentos de aeropuertos temporales que utilizan las fuerzas expedicionarias.
