Biomiméticos, autorreparables y sostenibles: así serán los materiales del futuro

¿Y si se pudiesen fabricar ladrillos a partir de residuos agrícolas? ¿Y si un plástico fuera capaz de repararse así mismo? ¿Logrará el hombre reciclar de forma efectiva los componentes electrónicos? 

Resistentes y duraderos pero, sobre todo, que consuman pocos recursos de un planeta que hace mucho que muestra signos de agotamiento: así son los materiales del futuro.

Imitando a la naturaleza

Los materiales biomiméticos son aquellos que se fijan en la naturaleza para imitar las propiedades de sus materias primas. No se trata tanto de estudiar los componentes químicos, fácilmente identificables, como de analizar sus estructuras, a partir de las que consiguen esas características mecánicas tan eficientes.

Un ejemplo es el publicado en la revista ‘ACS’, en el que se habla de un material que reproduce la fortaleza y ligereza del nácar al replicar la forma en que este entrelaza capas onduladas de minerales (aragonito) con componentes orgánicos blandos. Otro interesante caso es cómo el dibujo de la piel del tiburón está inspirando el diseño de algunos neumáticos para que respondan mejor ante los efectos del aquaplaning.

Pero, de entre estos materiales del futuro, es posible que el que más se esté estudiando sea la seda de araña. Su resistencia y elasticidad ha llamado la atención de lugares como el Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Podría convertirse en el compuesto con el que se fabricaran desde chalecos antibalas a paracaídas e incluso cables regeneradores de los axones que forman las redes neuronales.

Micotectura, las posibilidades del micelio

La micotectura no imita a la naturaleza, sino que directamente aprovecha las propiedades del micelio, los filamentos de los hongos. Entre ellas, el hecho de que su dureza es mayor que la del hormigón y es resistente al fuego, al agua y al moho. 

Por ello, en el futuro no resultarán extraños los edificios construidos con este material, como ejemplificó la torre Hy-Fi que presentó el arquitecto David Benjamin en 2014 y que está construida con 10 000 ladrillos de micelio.

Con este material orgánico todo parecen ventajas: puede inyectarse en cualquier tipo de desechos, encapsularse en moldes para darle infinitas formas y crecer fácilmente en condiciones de humedad y oscuridad hasta que alcance el tamaño deseado.

Un tratamiento de calor será suficiente para que se endurezca después.

Materiales autorreparables

Inspirados en la capacidad regenerativa de los organismos vivos (de nuevo, la biomímesis), los materiales del futuro autorreparables liberarán una sustancia restauradora en el momento en que se produzca una grieta o una fractura.

La clave está en unas nanocápsulas que contienen ese compuesto reparador y que se introducen en el material.

Gracias a estos elementos se ahonda en la sostenibilidad y se atacan las bases de la obsolescencia programada. No se trata de un material concreto, sino que la autorreparación se utiliza con metales, polímeros, pintura, asfalto…

Por lo que se prolongará la vida útil de cualquier objeto, sin necesidad de sustituir piezas o desecharlo. Y puesto que no es necesaria la intervención humana, se solucionan problemas que por cuestiones de inaccesibilidad quizá no podrían detectarse hasta mucho tiempo después de haberse producido.

En resumen, un menor consumo de recursos, ahorro en costes y un incremento en la seguridad que explican las cifras que presenta Granviewresearch.

Su informe anuncia que, solo en Estados Unidos, este tipo de compuestos tendrá un crecimiento anual del 46,1% entre 2019 y 2025.

Un ejemplo de estos materiales son los experimentos de la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos).

Allí están desarrollando un hormigón autorreparable que, cuando se agrieta y se filtra la humedad, activa unas bacterias capaces de producir piedra caliza para sellar dicha fisura.

Otros materiales del futuro

Existen muchos más materiales de los que se hablará en los próximos años:

• Metamateriales. De origen artificial, tienen propiedades electromagnéticas insólitas que tienen que ver con su estructura y no con su composición. En la práctica, esto puede significar que, según la longitud de onda, resultan invisibles al ojo humano.
• Estaneno. Un material que aún está en desarrollo y que poseería una superconductividad eléctrica con una eficiencia del 100%. Permitiría crear dispositivos más rápidos y eficaces.
• Shrilk. El llamado plástico del futuro es un material biodegradable que han sintetizado investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard (Estados Unidos). Se ha creado a partir del quitosano presente en el caparazón de los insectos. Resistente y maleable, podría sustituir a las bolsas de la compra o servir para fabricar instrumental quirúrgico.

Biohidrometalurgia, ¿el próximo paso del reciclaje?

Por último, es imprescindible hablar no de un material, sino de un nuevo procedimiento que cambiará la manera en que se entiende el reciclaje.

Gracias a él, podrían reutilizarse residuos electrónicos procedentes de dispositivos como móviles, ordenadores y electrodomésticos.

En la biohidrometalurgia se aprovechan los procesos metabólicos naturales de algunos microorganismos para extraer y disolver metales mediante biooxidación y biolixivación.

Es decir, se usarían organismos vivos como hongos y bacterias en lugar de los reactivos químicos que se estaban empleando hasta ahora para recuperar metales. 

El Grupo de Investigación en Biohidrometalurgia de la Universidad Complutense de Madrid trabaja en diferentes líneas de investigación, como el tratamiento de residuos industriales, la descontaminación de efluentes líquidos o el control de vertidos de aguas ácidas.

Un campo de estudio muy prometedor para tratar materiales altamente contaminantes con un bajo impacto medioambiental.

Artículo fuente: https://blog.orange.es/innovacion/materiales-del-futuro/