Imagínese las fábricas. Pero no los ruidosos y llenos de humo. Piensa en tanques silenciosos. Tanques vivos.
El plástico está roto. Se rompe en microfragmentos que permanecen en nuestras entrañas, nuestros océanos y nuestro aire. BPA, ftalatos, carcinógenos: la lista de lo que deja el plástico es larga y desagradable. Necesitamos algo más. Algo que crece.
Investigadores de la Universidad Rice y la Universidad de Houston lo descubrieron. O mejor dicho, lo enseñaron.
Diseñaron una nueva técnica de fabricación de celulosa bacteriana. Este material no lo fabrica un ser humano en un matraz de laboratorio; está tejido por microbios. Y cuando se hace bien, rivaliza con el acero y el vidrio. Los hallazgos aparecieron en Nature Communications. ¿La premisa? Escalable. Fuerte. Un reemplazo para el mundo de plástico de un solo uso que construimos.
Las células danzantes hacen láminas más fuertes
Normalmente, las fibras de celulosa bacteriana crecen de forma salvaje. Al azar. Como planta rodadora atrapada por la brisa. El crecimiento aleatorio significa estructuras débiles. No resiste bajo estrés.
Muhammad Maksud Rahman dirigió el equipo. Es profesor asistente en la UH y adjunto en Rice. Conoce los materiales. Sabía que el caos era el problema. Entonces su equipo, incluido el primer autor M.A.S.R. Saadi, estudiante de doctorado, construyó un biorreactor rotacional.
Este no es un recipiente estático. Gira. Obliga a las bacterias a moverse.
“Les ordenamos que se muevan en una dirección específica”, explicó Saadi.
Las bacterias obedecen. Su movimiento alinea las nanofibrillas de celulosa. Piense en ello como eliminar una arruga a nivel molecular. ¿El resultado? Láminas con resistencias a la tracción de hasta 436 megapascales. Eso es fuerte. Realmente fuerte. Para un biopolímero.
No se detuvieron ahí. Agregaron láminas de nanos de nitruro de boro. Ahora estamos hablando de materiales híbridos. La fuerza saltó a aproximadamente 553 megapascales. También es flexible. Plegable. Transparente. Y soporta el calor. Como tres veces más rápido que las muestras de control. La disipación es clave. Si su teléfono no se calienta o sus dispositivos electrónicos no se derriten, tiene un ganador.
No sólo fuerte, sino también inteligente
¿Es esto sólo otra curiosidad de laboratorio? No. Saadi llamó al proceso “entrenar una cohorte bacteriana disciplinada”. Me gusta esa imagen. Bacterias en ejercicios de marcha.
La alineación ocurre durante el crecimiento. Es un solo paso. Sin posprocesamiento complicado. Esa es la magia. La escalabilidad generalmente se come la eficiencia en el desayuno, no aquí. Puedes modificar los aditivos. Personaliza la salida.
Shyam Bhakta de Rice ayudó con la biología. Pulickel Ajayan y Matteo Pasquali contribuyeron a la ciencia de los materiales. Es interdisciplinario. Trabajo humano desordenado, perfectamente coordinado.
¿Qué reemplaza esto realmente?
- Componentes estructurales
- Sistemas de gestión térmica.
- Embalaje
- Electrónica verde
- Textiles
- Almacenamiento de energía
El plástico está en todas partes. Este material también puede ir allí. Excepto que no deja residuos tóxicos. Rahman prevé que estas hojas se volverán omnipresentes. Quiere ver el fin del dominio plástico. Es ambicioso. Quizás demasiado ambicioso para mañana, pero la ciencia es sólida.
Estamos financiando este trabajo a través de la NSF, el Fondo de Bosques y Comunidades de EE. UU. y la Fundación Welch. Las opiniones son suyas, no necesariamente las de los financiadores.
Así que aquí estamos. Una lámina resistente y transparente creada por microbios que escuchan el giro de un tanque. Absorbe el calor mejor que el metal. Es más fuerte que algunas cerámicas. Y se pudre sin envenenar el suelo.
Es posible que las fábricas permanezcan en silencio por ahora. Pero los tanques ya están girando. ¿Dejaremos que llenen el mundo?
