Suiza se pasa el juego y crea un hormigón ‘inteligente’ con cianobacterias capaz de repararse sus grietas

Según estudios, la industria del cemento concentra cerca del 7% de las emisiones globales de dióxido de carbono, un dato que ha impulsado la búsqueda de alternativas en todo el mundo. En ese escenario, las cianobacterias han pasado de ser organismos estudiados en biología a convertirse en el eje de una propuesta bastante prometedora.

La iniciativa parte de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, donde un grupo de investigadores ha explorado cómo integrar cianobacterias en un material estructural. El objetivo no es solo reducir el uso de cemento, sino modificar el papel que desempeñan los edificios frente al CO₂ atmosférico mediante un sistema que incorpora vida en su interior.

Así es el «hormigón inteligente» con cianobacterias que podría revolucionar la industria del cemento

La investigación, publicada en la revista Nature Communications, parte de una premisa clara: sustituir parcialmente el cemento por un material capaz de cumplir funciones estructurales y ambientales. El equipo suizo logró integrar cianobacterias en un gel imprimible que actúa como matriz protectora y soporte vital.

Este material se basa en un hidrogel rico en agua formado por polímeros reticulados. Su geometría facilita el transporte de luz, dióxido de carbono, nutrientes y agua, elementos necesarios para que las cianobacterias sobrevivan y desarrollen la fotosíntesis.

Gracias a esta configuración, el sistema puede moldearse mediante impresión 3D y adaptarse a diferentes formas arquitectónicas.

El reto no es menor. La construcción depende de materiales como el acero y el hormigón tradicional, cuya fabricación implica un elevado consumo energético. Cualquier alternativa debe ofrecer propiedades mecánicas comparables y, además, aportar ventajas adicionales.

En este caso, la clave reside en que el material no es pasivo, sino activo desde el punto de vista biológico.

De edificios que generan emisiones a captadores de CO₂: el objetivo de la investigación suiza

Las cianobacterias son microorganismos fotosintéticos con miles de millones de años de historia en la Tierra. Su capacidad para transformar dióxido de carbono y luz solar en biomasa y oxígeno ha sido determinante en la evolución del planeta. En el nuevo hormigón, ese mismo proceso se aprovecha para capturar CO₂ atmosférico.

Según explicó Yifan Cui, uno de los autores principales del estudio, «el material puede almacenar carbono no solo en forma de biomasa, sino también en forma de minerales, una propiedad especial de estas cianobacterias».

En ensayos de laboratorio realizados durante 400 días, el material fue capaz de almacenar 26 miligramos de CO₂ por gramo. La cifra supera los 7 miligramos por gramo que puede fijar el hormigón reciclado en el mismo periodo.

Además de reducir emisiones al disminuir la cantidad de cemento utilizada, el sistema integra el carbono capturado en su propia estructura.

La propuesta plantea un cambio de enfoque: pasar de edificios que generan emisiones en su construcción a estructuras que contribuyen a retirar dióxido de carbono del aire durante su vida útil.

¿Cómo las cianobacterias sellan grietas?

El funcionamiento del material se apoya en un proceso conocido como biomineralización. Cuando las cianobacterias absorben CO₂ en presencia de luz, desencadenan reacciones que transforman ese gas en carbonato de calcio. Este mineral se integra en la matriz del material y actúa como refuerzo interno.

El carbonato de calcio no solo almacena carbono de forma más estable, sino que también mejora la cohesión de la estructura. Con el paso del tiempo, el propio metabolismo de las cianobacterias contribuye a consolidar el conjunto.

Uno de los aspectos más relevantes es su capacidad de autorreparación. En el hormigón convencional, la aparición de grietas es habitual y puede derivar en la corrosión del acero de refuerzo.

En el material desarrollado en Zúrich, la entrada de humedad y oxígeno a través de microfisuras reactiva la actividad biológica. Las cianobacterias producen entonces carbonato de calcio adicional que sella las grietas.

Este mecanismo de cicatrización reduce la necesidad de intervenciones de mantenimiento y puede alargar la vida útil de las estructuras. La combinación entre función estructural y capacidad de reparación introduce un elemento diferenciador frente a soluciones tradicionales.

Los primeros bloques vivos: así salieron las pruebas de laboratorio

El salto del laboratorio a aplicaciones visibles ya ha comenzado. En la Bienal de Arquitectura de Venecia se exhibieron bloques fabricados con este material, algunos de hasta tres metros de altura. Cada uno de ellos puede almacenar hasta 18 kilogramos de dióxido de carbono al año, una cifra comparable a la captación de un árbol adulto.

Mark Tibbitt, profesor de Ingeniería Macromolecular en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, señaló en un artículo para la web oficial de la institución que el siguiente paso es estudiar su uso como revestimiento de fachadas para capturar CO₂ durante todo el ciclo de vida de un edificio.

«Queremos analizar cómo puede utilizarse como revestimiento de fachadas para capturar CO₂ a lo largo de todo el ciclo de vida de un edificio», explicó.

A pesar de los avances, quedan cuestiones por resolver. La escalabilidad industrial, los costes de producción, la resistencia mecánica en distintos climas y la supervivencia de las cianobacterias en condiciones reales son factores determinantes para su implantación masiva.

De esta manera, la investigación suiza introduce una vía distinta en la transición hacia materiales de construcción con menor huella de carbono.