Mezclar agua congelada con celulosa: para qué sirve y cómo la ciencia puede aprovecharlo para revolucionar la industria de la construcción

Un nuevo material llamado BioPykrete podría cambiar la forma en que se construye en algunas de las zonas más frías del planeta. Se trata de hielo reforzado con celulosa vegetal a escala molecular, que incorpora además una proteína diseñada para unir sus componentes y que resulta capaz de soportar esfuerzos mucho mayores que el hielo convencional, hasta alcanzar una resistencia comparable a la del hormigón.

Así lo ha demostrado un equipo de la Universidad Hebrea de Jerusalén, que ha llevado a escala molecular una vieja idea de ingeniería: el Pykrete, una mezcla de hielo y serrín investigada durante la Segunda Guerra Mundial que resultaba más resistente y tardaba más en derretirse que el hielo corriente.

Cómo una proteína conecta el hielo con la celulosa

En lugar de aquel refuerzo macroscópico a base de serrín, los investigadores recurrieron a nanocristales de celulosa: partículas diminutas y rígidas procedentes del material que da estructura a las plantas. Al congelarse la mezcla, estas partículas forman una red tridimensional alrededor de pequeñas regiones de hielo.

El paso decisivo fue incorporar una proteína diseñada para actuar como un adhesivo molecular: una parte se une al hielo y otra a la celulosa, conectando ambos componentes dentro de la estructura congelada.

El objetivo no era solo introducir fibras en el agua antes de congelarla, sino también controlar cómo se relacionan los materiales a escala molecular para modificar el comportamiento mecánico del conjunto.

Ese diseño permite que el hielo deje de comportarse como un material frágil y quebradizo para adquirir una resistencia mecánica mucho mayor, gracias a la red que forman las partículas vegetales en su interior.

Una resistencia comparable a la del hormigón

Las pruebas de laboratorio muestran hasta qué punto cambia el hielo con este refuerzo: el BioPykrete alcanzó una resistencia a la compresión unas 10 veces superior a la del hielo puro, hasta situarse en niveles comparables a los del hormigón convencional, y fue capaz de absorber alrededor de 70 veces más energía antes de romperse.

La proteína resultó decisiva en ese salto: su incorporación duplicó tanto la resistencia como la energía absorbida frente a una mezcla de hielo y celulosa que carecía de ese puente molecular. El cambio también afecta a la forma en la que se produce la fractura, ya que, frente a la rotura súbita típica del hielo, este material se deforma progresivamente y absorbe más energía antes de fallar.

Esa diferencia resulta clave en términos prácticos, ya que un material que se rompe de forma gradual ofrece más margen de reacción antes de un fallo estructural que uno que colapsa de golpe.

Para qué podría servir este hielo reforzado

Sus posibles aplicaciones se concentran, por ahora, en las regiones árticas y antárticas, donde transportar hormigón, acero y otros materiales de construcción desde zonas más templadas puede resultar complicado y costoso.

En esos entornos, cualquier alternativa que reduzca la dependencia de materiales importados supone no solo un ahorro económico, sino también una menor logística asociada al transporte en condiciones extremas.

Al estar compuesto principalmente por hielo y celulosa vegetal, el BioPykrete podría convertirse en una alternativa biodegradable y con una huella de carbono menor para determinadas estructuras sometidas a frío extremo.