Cientistas criam “concreto vivo” com bactérias e areia

Nova técnica “verde” de construção poderá ser bastante útil em ambientes extremos, como Marte

Segundo os pesquisadores, os materiais de construção vivos podem ser esculpidos em variadas formas e tamanhos. Crédito: Faculdade de Engenharia e Ciência Aplicada, Universidade do Colorado, Boulder

Depois de mais de 100 anos de existência sem mudanças substanciais, o cimento e o concreto começam a passar por uma autêntica revolução, apresentada recentemente na revista “Matter”. O método, desenvolvido na Universidade do Colorado (EUA), combina areia e bactérias para construir um material vivo que possui carga estrutural e função biológica.

Os pesquisadores criaram um andaime de areia e hidrogel para as bactérias crescerem. O hidrogel retém a umidade e os nutrientes para que as bactérias proliferem e se mineralizem, um processo semelhante à formação de conchas do mar no oceano. Combinando os três, os pesquisadores criaram um material vivo verde que demonstra resistência semelhante à argamassa à base de cimento.

“Usamos cianobactérias fotossintéticas para biomineralizar o andaime, por isso é realmente verde. Parece um material do tipo Frankenstein”, diz o autor sênior Wil Srubar, chefe do Living Materials Laboratory da Universidade do Colorado em Boulder. “É exatamente isso que estamos tentando criar – algo que permanece vivo.”

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O tijolo de hidrogel-areia não está apenas vivo, mas também se reproduz. Ao dividir o tijolo ao meio, as bactérias podem se transformar em dois tijolos completos com a ajuda de um pouco de areia, hidrogel e nutrientes extras. Em vez de fabricar os tijolos um por um, Srubar e sua equipe demonstraram que um tijolo pai poderia dar origem a até oito tijolos após três gerações.

Desafio ao convencional

“O que realmente nos entusiasma é que isso desafia as formas convencionais pelas quais fabricamos materiais de construção estruturais”, diz Srubar. “Isso realmente demonstra a capacidade de fabricação de material exponencial.”

O concreto é o segundo material mais consumido na terra depois da água. Somente a produção de cimento, o pó para fabricar concreto, é responsável por 6% das emissões de CO2, e o concreto também libera CO2 quando curado (ou seja, hidratado para reduzir os efeitos da evaporação prematura da água na estrutura concretada). O método desenvolvido por Srubar e sua equipe fornece uma alternativa verde aos materiais de construção modernos.

Mas há condições específicas para aproveitar esse material. O tijolo precisa estar completamente seco para atingir a capacidade estrutural máxima (ou seja, resistência); ao mesmo tempo, porém, a secagem estressa as bactérias e compromete sua viabilidade. Para manter a função estrutural e garantir a sobrevivência microbiana, o conceito de umidade relativa e condições de armazenamento ideais é crítico. Ao utilizarem a umidade e a temperatura como interruptores físicos, os pesquisadores podem controlar quando as bactérias crescem e quando o material permanece inativo para servir às funções estruturais.

Bases lançadas

“Essa é uma plataforma de material que prepara o terreno para novos materiais interessantes que podem ser projetados para interagir e responder aos seus ambientes”, avalia Srubar. “Estamos apenas tentando dar vida aos materiais de construção, e acho que é a pepita dessa coisa toda. Estamos apenas arranhando a superfície e lançando as bases de uma nova disciplina. O céu é o limite.”

O próximo passo para os pesquisadores é explorar as inúmeras aplicações que a plataforma de materiais traz. Srubar prevê a introdução de bactérias com diferentes funcionalidades na plataforma do material para criar novos materiais com funções biológicas, como os que detectam e respondem a toxinas no ar. Outras aplicações incluem a construção de estruturas onde há recursos limitados, como o deserto ou até outro planeta – Marte, por exemplo.

“Em ambientes austeros, esses materiais teriam um desempenho especialmente bom porque usam a luz do Sol para crescer e proliferar com muito pouco material exógeno necessário para o seu crescimento”, diz Srubar. “Vai acontecer de uma maneira ou de outra, e não vamos transportar sacos de cimento até Marte. Realmente acho que levaremos biologia conosco assim que formos.