El hormigón está en todas partes de nuestra vida diaria, desde edificios hasta carreteras, pero puede agrietarse con el tiempo y con una mayor tensión. Estas grietas, incluso las más pequeñas, pueden dejar entrar agua y aire, lo que eventualmente provoca oxidación y debilita los refuerzos de acero ocultos en su interior. Reparar estas grietas es peligroso y costoso, especialmente en puentes y carreteras.

Durante años, los científicos han intentado utilizar bacterias para reparar automáticamente estas grietas. Pero la mayoría de los métodos requieren nutrientes externos para mantener la función normal de las bacterias.

Esa es la idea detrás de una nueva investigación de la Dra. Congrui Grace Jin, cuya reciente investigación explora un sistema de concreto autocurativo impulsado por microorganismos.

Jin señala este importante obstáculo y dice: "El hormigón autocurativo mediado por microbios se ha estudiado ampliamente durante más de tres décadas, pero aún sufre de una limitación importante: todos los métodos actuales de autocuración no son completamente autónomos, ya que requieren nutrientes externos para sostener el agente de reparación y producir continuamente material de reparación".

Su solución se inspira en la naturaleza y se logra reinventando los líquenes. Los líquenes son organismos simples compuestos de hongos y cianobacterias que sobreviven únicamente del aire, la luz solar y el agua. El equipo de Kim diseñó una versión sintética que utiliza cianobacterias fijadoras de nitrógeno (que absorben dióxido de carbono y nitrógeno del aire) y hongos filamentosos (que ayudan a recolectar iones de calcio y generar carbonato de calcio (CaCO₃), un mineral que puede rellenar grietas en el concreto).

Probaron tres combinaciones de microorganismos: Trichoderma reesei con Anabaena inaequalis, Trichoderma reesei con Nostoc punctiforme y una mezcla de tres. Las tres combinaciones crecieron bien en un ambiente de laboratorio con solo aire y luz (sin nutrientes agregados). Para comprender cómo se desempeñaban los microbios, el equipo utilizó cinco métodos: densitometría (para verificar la absorción de luz), peso seco de la biomasa, resazurina (un indicador para detectar la actividad metabólica), inoculación selectiva de hongos en medios y pruebas de ficocianina (para verificar la salud de las algas).

Los resultados mostraron que los microbios emparejados eran más sanos y más eficientes que cultivarlos individualmente. Incluso son capaces de formar carbonato de calcio (CaCO₃) en muestras de hormigón, lo que es un buen augurio para su potencial en aplicaciones prácticas. Lo que destaca de este enfoque es su capacidad para reparar grietas sin asistencia humana, lo que podría reducir la necesidad de costosas inspecciones manuales y mantenimiento en el futuro.

El Dr. Jin también está trabajando con científicos sociales de la Universidad Texas A&M para comprender los sentimientos del público sobre el uso de organismos "vivos" en la construcción y explorar las cuestiones éticas y legales involucradas. La investigación, financiada por el Programa de Premios para Profesores Jóvenes de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. (DARPA), combina biología e ingeniería para resolver problemas del mundo real que afectan a millones de personas.