Edificios Vivos: Hormigón con Bacterias para Ciudades Más Limpias

Un equipo de ingenieros de la prestigiosa universidad ETH Zurich ha introducido un método de construcción novedoso que utiliza bacterias fotosintéticas para reducir las emisiones de carbono y reforzar el soporte estructural del hormigón. La arquitectura viva podría tener una gran repercusión en los diseños de edificios futuros. Esto es lo que necesitas saber.

Dióxido de Carbono

El dióxido de carbono es uno de los principales gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático. Esta composición química puede causar daños irreparables a la capa de ozono, a los ecosistemas locales y a tu salud con el tiempo. Cuando los niveles de CO2 no se controlan, pueden producirse cambios catastróficos, como la alteración del pH de los océanos.

La eliminación de CO2 es un gran negocio

Todas estas preocupaciones han llevado al mundo a realizar un esfuerzo concertado para reducir y eliminar el CO2 de la atmósfera siempre que sea posible. Hasta la fecha, los ingenieros han creado una variedad de formas de lograr esta tarea. Desde filtros especiales hasta materiales que convierten el químico en otros minerales menos nocivos, no ha faltado originalidad.

Conceptos como los sistemas de captura directa de aire y la reforestación buscan eliminar el carbono del aire directamente. Estos enfoques han demostrado ser efectivos. Sin embargo, son costosos y no se pueden escalar fácilmente para satisfacer la demanda global de estos servicios. Reconociendo estas limitaciones, un equipo de científicos buscó una manera de integrar la captura de CO2 en la vida diaria sin obstaculizarla.

Estudio de Arquitectura Viva

El Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials study¹, recientemente publicado en la revista Nature Communications, destaca el uso de bacterias mezcladas en hormigón de grado de construcción para capturar CO2. Para lograr esta tarea, los ingenieros utilizan una de las formas de vida más antiguas del mundo, cianobacterias fotosintéticas.

Esta bacteria es capaz de realizar fotosíntesis, lo que elimina CO2 del aire, sin comprometer la estabilidad o resistencia del hormigón. En ese sentido, el equipo visualiza un futuro donde los bloques de la ciudad puedan limpiar el aire de forma autónoma a través de sus edificios. Estos edificios pueden secuestrar y almacenar el CO2 directamente, reduciendo costos y mejorando la calidad del aire de manera significativa.

La mezcla de hormigón bacteriano crea un material vivo que crece y se vuelve más fuerte a medida que absorbe más CO2 durante la fotosíntesis. De manera impresionante, absorbe activamente CO2 y lo convierte en biomasa y minerales que contienen carbonato sin necesidad de electricidad ni instalaciones separadas.

Cambiar el entorno químico

Los ingenieros observaron que, a medida que las bacterias comienzan a succionar y almacenar el CO2 en el área, alterarán positivamente el entorno local. La huella de carbono reducida promoverá el crecimiento de carbonatos sólidos, que son excelentes para absorber CO2, creando un ciclo natural de reducción de CO2.

Hidrogel

Como parte de su enfoque, los investigadores crearon un gel imprimible para entregar sus bacterias. El hidrogel proporciona la humedad necesaria para promover el crecimiento bacteriano. También integra polímeros entrecruzados optimizados para durabilidad y fotosíntesis. Específicamente, los ingenieros utilizaron formas geométricas especiales para maximizar la penetración de luz y mejorar el flujo de nutrientes hacia las bacterias.

Imprimible en 3D

Curiosamente, el hidrogel es imprimible en 3D, lo que facilita su integración. Los ingenieros imprimen el hidrogel con bacterias infusionadas como primer paso. En esta etapa, el hidrogel es blando y puede encajar en lugares estrechos. Después de los primeros 30 días de fotosíntesis, las bacterias impresas pueden sostenerse por sí mismas. Con el tiempo, se volverá más rígido y duradero, utilizando el CO2 atmosférico para impulsar este cambio que ocurre de adentro hacia afuera.

Probando el concepto de Arquitectura Viva

El científico realizó varias pruebas de laboratorio para asegurar que sus conceptos fueran precisos.. Imprimieron en 3D una pequeña forma y monitorearon su actividad y crecimiento durante 400 días. El equipo se enfocó en registrar aspectos vitales como el flujo de nutrientes a las bacterias y cómo se mantenía el hidrogel.

Resultados de la prueba de Arquitectura Viva

Los resultados mostraron que el material vivo puede secuestrar CO₂ durante más de un año sin requerir energía. El equipo señaló que su dispositivo extrajo CO2 con éxito durante 400 días, logrando una impresionante tasa de 26 miligramos de CO2 por gramo de material.

La prueba reveló que el CO2 se captura y se convierte en minerales. Estos minerales se depositan dentro del material, reforzando su núcleo y reforzándolo mecánicamente. Notablemente, el equipo registró que el hidrogel permitió que las células se difundieran dentro del material y capturaran CO2 sin incidentes.

Beneficios del estudio de Arquitectura Viva

Aspecto	Hormigón Tradicional	Hormigón Bacteriano Vivo
Captura de CO₂	Ninguna	Sí (a través de la fotosíntesis)
Resistencia estructural	Estática	Mejora con el tiempo
Necesidades energéticas	Ninguna	Luz solar pasiva & agua
Durabilidad	Alta	Se fortalece a medida que el CO₂ se convierte en minerales
Costo	Establecido	Tecnología emergente, TBD

Existen muchos beneficios que la construcción con materiales vivos podría aportar al mundo. En primer lugar, esta tecnología podría tener un efecto notable en la calidad del aire urbano. Al revisar la calidad del aire a nivel global, es fácil observar que las áreas con mayor densidad poblacional presentan la peor calidad del aire.

Este problema proviene de varios factores, incluyendo que más personas significan más contaminación, y más edificios implican muchos menos árboles para eliminar naturalmente el CO2 del entorno. Esta estrategia ayuda a resolver el problema sin requerir que la gente regrese a chozas de madera.

Sostenible

La sostenibilidad es uno de los mayores beneficios que esta tecnología aporta al mercado. Reforzar el hormigón utilizado en la construcción es una idea inteligente que reducirá los costos de infraestructura y mejorará su durabilidad. Además, esta opción respetuosa con el medio ambiente no requiere electricidad de la red para operar. Las bacterias solo necesitan una mínima cantidad de luz solar, agua y CO2 para iniciar la fotosíntesis.

Versatilidad

Otro beneficio importante de este enfoque es la versatilidad. Los materiales impresos en 3D pueden moldearse o adaptarse a casi cualquier diseño, facilitando su integración en futuros edificios. Cuando se combina con tecnologías como los sistemas de viviendas impresas en 3D, es fácil imaginar un mundo donde las casas se imprimen en días y desempeñan un papel vital en la protección del ecosistema.

Eficiencia

Ningún otro sistema de captura directa de carbono del aire puede igualar la eficiencia de usar bacterias para eliminar contaminantes. Estas soluciones naturales distribuyen pasivamente el fluido nutritivo por todo el cuerpo mediante fuerzas capilares, eliminando la necesidad de bombas, motores, baterías y todo lo demás que encarece los métodos de captura directa.

Aplicaciones del mundo real

Existe una larga lista de aplicaciones reales para esta tecnología. Se espera que inicialmente se utilice en proyectos de construcción. Es fácil imaginar una ciudad donde los edificios limpian constantemente el aire de contaminantes. Esta metrópolis verde ayudaría a prevenir el cambio climático y a promover la sostenibilidad a un nuevo nivel.

Cronología de la Arquitectura Viva

Los ingenieros desean ver el hormigón vivo en uso dentro de los próximos 10 años. Sin embargo, podrían ver cumplido su deseo mucho antes, ya que la ONU ha establecido metas de reducción de CO2 para ayudar a mitigar el cambio climático. Ahora, el equipo realizará experimentos con el hormigón para asegurar que sea adecuado para aplicaciones de construcción a gran escala y más.

Investigadores del estudio de Arquitectura Viva

Ingenieros de ETH lideraron el estudio de arquitectura vivible. El artículo enumera a Dalia Dranseike, Yifan Cui y Mark W. Tibbitt como autores principales. Contaron con el apoyo de un equipo de científicos, incluidos Andrea S. Ling, Felix Donat, Stéphane Bernhard, Margherita Bernero, Akhil Areeckal, Marco Lazic, Xiao‑Hua Qin, John S. Oakey, Benjamin Dillenburger y André R. Studart.

Futuro de la Arquitectura Viva

El futuro de la arquitectura viva dependerá de algunos factores clave. Ya el grupo ha demostrado su hormigón vivo en la Bienal de Arquitectura en Venecia. Allí, el equipo reveló dos estructuras impresas en 3D con forma de árbol que fueron capaces de eliminar 18 kg de CO2 al año de la atmósfera. De manera impresionante, esta tasa de captura de CO2 equivale a la de un pino de 20 años.

Invertir en el mercado de captura de carbono

El mercado de captura de CO2 ha experimentado un impulso significativo debido a la legislación global que apunta a los contaminadores. Las empresas ahora pueden recibir créditos fiscales por reducir su producción de CO2 o pagar multas por no cumplir con los nuevos estándares. A lo largo de estos cambios, algunas compañías han logrado asegurar su posición como proveedores líderes de sistemas de captura de CO2. Aquí hay una empresa que continúa construyendo sobre su reputación de ofrecer un servicio de calidad.

Bloom Energy

El Dr. K.R. Sridhar lanzó Bloom Energy (BE ) en 2002. En ese momento, la empresa se llamaba Ion America. Una de las primeras tareas de Ion America fue trabajar con la NASA para crear una celda electroquímica que permitiera al rover marciano generar energía después de aterrizar en el planeta rojo.

La empresa cambió su nombre a Bloom Energy poco después de concluir su trabajo con la NASA. Fue entonces cuando la firma decidió ampliar ese trabajo para crear sistemas de captura de carbono, pilas de combustible y captura de calor de alto rendimiento.

El sistema de pila de combustible de óxido sólido de Bloom Energy reutiliza agua e hidrógeno del escape de la pila de combustible. A partir de ahí, el sistema separa el CO2 y lo secuestra en minerales que se entierran bajo tierra. También investigaron la utilización del mineral para aplicaciones industriales y más. Quienes busquen exposición al mercado de captura de CO2 deberían investigar más a fondo las próximas ofertas de Bloom Energy.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Bloom Energy (BE)

Captura de carbono usando Arquitectura Viva

La idea de usar edificios para capturar dióxido de carbono tiene sentido. Las ciudades y fábricas, que son algunos de los mayores contaminadores, comparten una característica: utilizan grandes cantidades de hormigón, lo que los convierte en candidatos ideales para la arquitectura viva en el futuro. Por ahora, el objetivo es dar a conocer la iniciativa al público y asegurar alianzas estratégicas para llevar este concepto revolucionario al mercado.

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Estudios referenciados:

^{1. Dranseike, D., Cui, Y., Ling, A.S. et al. Dual carbon sequestration with photosynthetic living materials. Nat Commun 16, 3832 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58761-y}