Cientistas criam 'cimento vivo' que se reproduz e limpa o ar

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As cianobactérias são mantidas vivas na mistura de areia com hidrogel

RIO — Seja no Antigo Egito ou no Império Romano, ele estava lá, sendo usado por construtores para dar rigidez e durabilidade às suas obras. Nesse período de milênios, foram inúmeros os materiais usados na composição do cimento, mas nada comparado à proposta de uma equipe de pesquisadores da Universidade do Colorado, em Boulder. Em estudo publicado esta semana na revista Matter, eles apresentam um método que combina areia com bactérias para criar um material vivo, capaz de suportar cargas estruturais e oferecer funções biológicas.

Desde o século passado, o cimento se mantém praticamente o mesmo, composto por calcário, argila e alguns aditivos. Wil Srubar, diretor do Laboratório de Materiais Vivos em Colorado, Boulder, propõe a mistura de areia, um hidrogel especial e cianobactérias (que obtém sua energia pela fotossíntese). O hidrogel mantém a umidade e os nutrientes necessários para a manutenção da vida das cianobactérias — uma espécie do gênero Synechococcus foi a escolhida —, que se proliferam e mineralizam, num processo similar ao que acontece na formação de conchas. Após a secagem, o material resultante é tão resistente quanto o cimento.

— Nós usamos a cianobactéria fotossintética para biomineralizar a estrutura, então ela é realmente verde. Parece um material Frankenstein — afirmou Srubar, líder do estudo. — Isso é exatamente o que estávamos tentando criar, algo que se mantém vivo.

E por se manter vivo, o material é capaz de se reproduzir. Um tijolo, por exemplo, pode se multiplicar apenas com a adição de areia, hidrogel e nutrientes. No laboratório, Srubar e sua equipe demonstraram que a partir de um tijolo é possível criar oito tijolos, após três gerações. Caso a tecnologia seja adotada em escala, isso representaria uma mudança significativa na produção de materiais de construção.

Remoção de poluentes

O concreto é o segundo material mais consumido no planeta, atrás apenas da água. Apenas a produção de cimento, usado na composição do concreto, responde por 6% das emissões de carbono, fora as emissões no processo de cura do concreto. O cimento vivo desenvolvido por Srubar e seus colegas não tem essa pegada durante a produção e, como um bônus, remove poluentes da atmosfera durante a cura, pela fotossíntese das bactérias.

— Sabemos que as bactérias se proliferam em taxa exponencial — afirmou Srubar. — Isso é diferente de, como dizemos, imprimir em 3D um bloco ou moldar um tijolo. Se pudermos cultivar nossos materiais biologicamente, podemos fabricar em escala exponencial.

Mas o processo não é tão simples como parece. O cimento precisa secar completamente para fornecer sua capacidade estrutural máxima, mas, ao mesmo tempo, a secagem estressa as bactérias. Para manter a função estrutural e garantir a sobrevivência dos microrganismos, a umidade relativa e as condições de armazenamento são críticas. Controlando a umidade e a temperatura, os cientistas mostraram ser possível controlar quando as bactérias devem crescer e quando devem se manter dormentes.

Por isso, a equipe de Srubar se debruça no desenvolvimento de micróbios que sejam mais resistentes ao processo de secagem, para que o cimento vivo possa ser usado em regiões áridas, o que não é possível com as cianobactérias usadas no experimento. Em pesquisas futuras, Srubar prevê que será possível acrescentar microrganismos para dar aos materiais de construção outras características, como a capacidade de autorregeneração ou a resposta a toxinas no ar.

— Esta é uma plataforma que prepara terreno para novos materiais que podem ser projetados para interagir e responder ao ambiente — disse Srubar. — Nós estamos apenas tentando dar vida aos materiais de construção, e eu acho que esse é o segredo para tudo. Estamos apenas arranhando a superfície e criando as fundações de uma nova disciplina. O céu é o limite.

Construção em outros planetas

O uso do material é pensado até mesmo para a exploração espacial. Uma das barreiras para a construção de colônias em outros planetas é o custoso transporte de materiais. Com a tecnologia de materiais vivos, os astronautas poderiam carregar apenas culturas de bactérias para converter ingredientes locais em estruturas rígidas.

— Vai acontecer de uma maneira ou de outra, e não vamos carregar sacos de cimento até Marte. Eu realmente acho que levaremos a biologia conosco — comentou Srubar.

As possibilidades são inúmeras. Srubar imagina um futuro no qual fornecedores enviarão aos clientes pequenos sacos com ingredientes para a produção de materiais vivos. No local, os construtores irão apenas adicionar água para dar início às obras.

— A natureza já descobriu como fazer muitas coisas de forma inteligente e eficiente — concluiu Srubar. — Apenas precisamos prestar mais atenção.