CDT Científicos alemanes desarrollan un biohormigón con orina humana y estudian su aplicación en un proyecto piloto en el aeropuerto de Stuttgart.
Fuente: El Español
La industria de la construcción necesita una profunda reinvención. Los materiales y procesos actuales tienen una enorme huella medioambiental y no aprovechan todas las posibilidades que ofrecen recientes descubrimientos e investigaciones. Científicos e ingenieros de todo el mundo, España incluida, están tratando de desarrollar nuevos materiales con una base biológica. Por ejemplo, algunos investigadores están proponiendo nuevas mezclas de hormigón con elementos tan sorprendentes como los posos del café, que no sólo lo hacen menos contaminante, sino también más fuerte.
Sin embargo, hay un elemento mucho más común y virtualmente infinito que puede suponer toda una revolución en el desarrollo del conocido como biohormigón. Se trata de la orina humana, que un equipo de investigadores de la Universidad de Stuttgart propone como ingrediente para sustituir la arenisca tradicional e incluso el hormigón a base de cemento Portland. Los primeros resultados de las pruebas en laboratorio han sido muy prometedores y el Ministerio de Ciencia, Investigación y Arte de Baden-Württemberg, estado del suroeste de Alemania, ha concedido una prórroga de 3 años al proyecto para optimizar el producto resultante y ponerlo a prueba en condiciones reales.
El proyecto supone un nuevo paso en la gestión de residuos y en la búsqueda de una verdadera economía circular en el sector de la construcción. Hace algunos años, investigadores de Estados Unidos ya presentaron unos ladrillos fabricados con orina sintetizada en laboratorio. Más recientemente, en 2018, científicos sudafricanos anunciaron su propio logro: el primer ladrillo fabricado a partir de orina humana. Lo consiguieron gracias a una combinación similar a la que propone el equipo de la Universidad de Stuttgart, que ha depurado el proceso y ha conseguido mejores resultados gracias a la colaboración entre los departamentos ILEK, IMB, e ISWA, especializados en distintas áreas pero con un objetivo común: encontrar soluciones innovadoras y viables a los problemas del mundo actual.
Cómo se fabrica
La clave de todo el proceso se llama biomineralización, “un proceso biotecnológico en el que organismos vivos producen material inorgánico mediante reacciones químicas”, según explica Maiia Smirnova, investigadora asociada del ILEK, en un comunicado de prensa. “Mezclamos un polvo que contiene bacterias con arena, colocamos la mezcla en un molde y luego lo enjuagamos con orina enriquecida en calcio a lo largo de tres días en un proceso automatizado“.
Así, la combinación que se produce entre la descomposición de la urea por las bacterias y la adición de calcio a la orina favorece el crecimiento de cristales de carbonato cálcico. “Esto solidifica la mezcla de arena y la convierte en biohormigón. Al final del proceso, se produce un sólido químicamente similar a la arenisca calcárea natural. Dependiendo del molde, se pueden crear elementos de diversas formas y tamaños, con una profundidad máxima actual de 15 centímetros“, señala Smirnova.
Siguiendo este complejo proceso químico se produjeron distintas muestras para comprobar sus propiedades, sometiéndolas a distintas y exigentes pruebas en el laboratorio. Las más destacadas fueron las muestras elaboradas con urea técnica, un compuesto que “imita” las propiedades de la urea natural presente en la orina y se utiliza principalmente como fertilizante agrícola. Su resistencia a la compresión superó los 50 megapascales, una cifra muy superior a la conseguida por anteriores materiales de construcción producidos mediante biomineralización.
Una segunda tanda de muestras se elaboró con la urea presente en la orina artificial, que imita la composición química de la orina humana, y en ese caso la resistencia bajó hasta los 20 megapascales. La tercera y última serie se elaboró con orina humana real, con el resultado de la mezcla aportando sólo 5 megapascales, “ya que las bacterias pierden su actividad en el transcurso del periodo de biomineralización de tres días“, según los investigadores.
Futuras mejoras
Ahora, el equipo está tratando de mejorar esa cifra para llegar hasta los 30 o 40 megapascales, lo que permitiría construir edificios de dos o tres plantas. De hecho, ven tan claro el futuro de este biohormigón que ya están llevando a cabo pruebas para comprobar hasta qué punto le puede afectar el proceso de congelación-descongelación.
El objetivo final no es únicamente aprovechar un recurso desperdiciado, sino reducir drásticamente la contribución de la producción de cemento al cambio climático, ya que se le atribuye hasta un 8% de las emisiones globales de CO2. Como explica Lucio Blandini, director del Instituto de Estructuras Ligeras y Diseño Conceptual (ILEK) de la Universidad de Stuttgart, “el cemento convencional se suele cocer a temperaturas en torno a los 1.450 grados“, lo que consume cantidades ingentes de energía y libera grandes cantidades de gases de efecto invernadero.
Y podría ser una realidad incluso antes de lo que pensamos. Blandini, Smirnova y sus colegas ya están estudiando la viabilidad de separar la orina del flujo parcial de aguas residuales en lugares con gran afluencia de personas, como el aeropuerto de Stuttgart, y procesarla para que sirva como materia prima para la producción de biohormigón. La instalación piloto en el aeropuerto no tiene fecha de momento, pero forma parte de los 9 proyectos de la iniciativa SimBioZe, que el gobierno de Baden-Württemberg financia para promover la “utilización de procesos microbianos para un futuro neutro desde el punto de vista climático con métodos innovadores”.
Además, los científicos quieren aprovechar el sistema para recuperar otras sustancias secundarias de las aguas residuales, que pueden servir para producir abono para explotaciones agrícolas, algo que esperan desarrollar en colaboración con el Centro de Agricultura Ecológica de la Universidad de Hohenheim. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer, y ahora los investigadores quieren analizar con detalle qué sustancias presentes en la orina humana tienen un efecto negativo en la actividad de las bacterias, o lo que es lo mismo, en la calidad del biohormigón.
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