Categoría: Biotecnología

La industria de la construcción, fundamental para el desarrollo global, se enfrenta a un desafío monumental: su impacto ambiental. La producción de cemento tradicional, en particular el cemento Portland ordinario (OPC), es una fuente significativa de emisiones de gases de efecto invernadero. Se estima que la industria cementera es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de CO2. Sin embargo, la biotecnología, con su enfoque en aprovechar los procesos naturales, ofrece una vía prometedora para crear materiales de construcción más sostenibles. Una de las innovaciones más fascinantes en este campo es el desarrollo de "bio-cemento" y "bio-concréto" a partir de microalgas. Table of Contents El Problema del Cemento Tradicional y la Oportunidad Biotecnológica El elevado impacto de carbono del cemento Portland se debe principalmente a dos factores: la quema de piedra caliza a altas temperaturas (lo que provoca la descomposición del carbonato de calcio en óxido de calcio y CO2) y la gran cantidad de energía necesaria para calentar los hornos. Aproximadamente el 60% de las emisiones relacionadas con el cemento provienen de esta reacción química, descrita en una fuente como un "hecho químico de la vida".Aquí es donde entran en juego las microalgas. Inspirados por organismos naturales como las ostras y las almejas que crean estructuras de carbonato de calcio, y observando los arrecifes de coral donde las microalgas precipitan este material a menor escala pero rápidamente, los investigadores exploran cómo replicar estos procesos biominerales. Otros artículos Microalgas: ¿El Futuro Sostenible del Cemento? PCR vs. RT-PCR vs. qPCR: Guía para Elegir la Mejor Técnica en Biología Molecular El Regreso del Legendario Lobo Terrible: Implicaciones de la Desextinción y Avances en Biología Sintética El mejor sistema operativo para bioinformática: Linux, Mac o Windows Biomineralización: Cómo las Microalgas "Cultivan" Cemento El avance clave reside en utilizar microorganismos biomineralizadores que precipitan carbonato de calcio (CaCO3). Entre los organismos capaces de inducir la precipitación de carbonato se encuentran las microalgas fotosintéticas, como las cianobacterias. Específicamente, se cultivan microalgas biomineralizadoras de origen natural. Un ejemplo mencionado son las cocolitóforas, microalgas turbias y blancas que secuestran y almacenan dióxido de carbono en forma mineral a través de la fotosíntesis. Estos diminutos organismos son capaces de producir la mayor cantidad de nuevo carbonato de calcio del planeta en forma de conchas de piedra caliza, y a un ritmo más rápido que los arrecifes de coral.El proceso biotecnológico para crear bio-cemento implica cultivar estas microalgas en agua que también contiene un biopolímero patentado. Siendo fotosintéticas, las microalgas simplemente necesitan CO2 y luz solar a temperaturas ambiente para crecer. Durante este proceso, precipitan carbonato de calcio sobre el biopolímero, que actúa como un andamio, de manera similar a la formación de una concha marina.Las microalgas son "increíbles para absorber CO2 y almacenarlo en su biomasa", lo que las convierte en candidatas ideales para procesos de construcción con huella de carbono negativa. Del Cultivo al Bio-Hormigón: Un Proceso Innovador Una vez que se forma el bio-cemento, el agua se retira para su reutilización. El bio-cemento se prensa luego en bloques de bio-hormigón utilizando maquinaria convencional, junto con arena y áridos. Una diferencia clave con el OPC es que el bio-hormigón cura por deshidratación durante siete días, a diferencia de la curación por hidratación del OPC.Este proceso de producción no necesita calor ni libera CO2 por la descomposición de la piedra caliza. Tampoco requiere molienda intensa, lo que reduce el consumo de energía eléctrica y las emisiones asociadas. La necesidad de transportar y procesar materiales pesados se reduce significativamente, disminuyendo aún más las emisiones. Un Impacto Ambiental Revolucionario: Carbono Cero o Negativo Uno de los beneficios más significativos es que el CO2 precipitado dentro del propio bio-hormigón queda secuestrado. Esto resulta en que la huella de carbono incorporado (embodied CO2) de las unidades de mampostería de hormigón (CMUs) producidas en masa con este material sea solo el 10% de la de una CMU equivalente basada en OPC. Al combinar este proceso con energía solar o eólica, la energía incorporada y el CO2 del bio-hormigón podrían llegar a ser insignificantes. De hecho, el uso de piedra caliza derivada de algas para la producción de cemento Portland podría eliminar el 60% de las emisiones asociadas a su fabricación.Investigaciones sugieren que si la construcción mundial basada en cemento fuera reemplazada por cemento de piedra caliza biogénica, se evitarían 2 gigatoneladas de emisiones de CO2 al año, y se extraerían más de 250 millones de toneladas adicionales de CO2 de la atmósfera para almacenarse en los materiales. La visión es que usar hormigón "tal como lo conocemos sea un mecanismo para sanar el planeta". Se están desarrollando materiales que tienen huellas de carbono negativas. Rendimiento y Aplicaciones: Un Material con Potencial Las pruebas han demostrado que el bio-hormigón cumple o supera las normas reconocidas en cuanto a resistencia a la compresión y a la tracción. Su resistencia a la tracción es particularmente alta debido a su densidad relativamente baja. Esto abre la puerta a la creación de elementos prefabricados con formas y tamaños no obtenibles convencionalmente. El bio-hormigón también exhibe una mayor tenacidad a la fractura y resistencia a las grietas.Además, los morteros de bio-hormigón tienen una conductividad térmica un 90% menor que los tradicionales. Esto podría mejorar la eficiencia energética de los edificios, reduciendo los costos y las emisiones de CO2 asociados a la calefacción y refrigeración a lo largo de su vida útil.Las aplicaciones iniciales se centran en el mercado de las CMUs, pero la expansión a otras áreas, como elementos prefabricados y mezclas "listas para usar" que solo requieren añadir agua (similar al cemento regular), está en desarrollo. Estas mezclas podrían usarse en obra y como materia prima para elementos prefabricados. Desafíos, Oportunidades y Perspectivas Futuras Aunque los principales desafíos identificados son el costo y la escala, se están realizando esfuerzos significativos para abordarlos y alcanzar la paridad de costos con la piedra caliza tradicional a una escala que pueda satisfacer la demanda. La industria del cemento se ha vuelto más receptiva a nuevas químicas y métodos, viendo el OPC como algo cada vez más anticuado, por lo que la resistencia de la industria ya no es la principal barrera percibida.La vida útil del bio-cemento ha sido probada en exceso de seis meses, un período similar al del OPC, y no se anticipan problemas con pruebas más largas.Empresas como Prometheus Materials, fundada en 2021 basándose en investigaciones de la Universidad de Colorado Boulder, están liderando la comercialización. Tras recibir financiación significativa, están construyendo instalaciones de producción piloto con la meta de producir CMUs. La estrategia incluye ventas directas y licencias de tecnología. El objetivo es mitigar alrededor de 1 gigatonelada de emisiones de CO2 al año para 203 .Además de la producción de bio-cemento, las microalgas también se están explorando por su potencial para facilitar propiedades de auto-reparación en estructuras de hormigón. Esto podría involucrar la simbiosis entre microalgas y bacterias, donde las microalgas suministran oxígeno, ayudan en el secuestro de CO2 y producen carbonato de calcio a través de la fotosíntesis para sellar grietas.En resumen, la integración de microorganismos como las microalgas en la producción de bio-cemento y los procesos de captura de carbono presenta una doble solución a los desafíos ambientales y las necesidades de la industria de la construcción. Para los biotecnólogos, esta área representa una oportunidad fascinante para aplicar conocimientos en biología microbiana, bioprocesos y bioingeniería para crear materiales de construcción verdaderamente sostenibles, auto-reparadores e innovadores, alineándose con los objetivos climáticos globales. Fuentes "Bio-cement from Algae""Clean the Sky - Sustainable Algae-Based Cement""Harnessing algae to create carbon-neutral cement | RIBAJ""Laying the foundation for the future of carbon-zero buildings""Opportunities and challenges of microalgae in biocement production and self-repair mechanisms - ScienceDirect" https://doi.org/10.1016/j.bcab.2024.103048**."This is how algae-produced cement could avoid 2 billion tons of CO2 Materia Rinnovabile | Renewable Matter" https://www.renewablematter.eu/en/this-is-how-algae-produced-cement-could-avoid-2-billion-tons-of-co2."Tiny algae could help fix concrete’s dirty little climate secret" También te puede interesar El mejor sistema operativo para bioinformática: Linux, Mac o Windows Leer más Héctor Garza08/03/2025 El Regreso del Legendario Lobo Terrible: Implicaciones de la Desextinción y Avances en Biología Sintética Leer más Héctor Garza10/04/2025 PCR vs. RT-PCR vs. qPCR: Guía para Elegir la Mejor Técnica en Biología Molecular Leer más Héctor Garza29/04/2025 Cargar más

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