El material autorreparable puede construirse a partir del carbono en el aire: Tomando una página de las plantas verdes., nuevo polímero "crece" a través de una reacción química con dióxido de carbono.

Un material diseñado por ingenieros químicos del MIT puede reaccionar con el dióxido de carbono del aire, crecer, fortalecer, e incluso repararse a sí mismo. el polimero, que algún día podría ser utilizado como material de construcción o reparación o para revestimientos protectores, convierte continuamente el gas de efecto invernadero en un material a base de carbono que se refuerza a sí mismo.

La versión actual del nuevo material es una sustancia sintética similar a un gel que realiza un proceso químico similar a la forma en que las plantas incorporan dióxido de carbono del aire en sus tejidos en crecimiento.. El material podría, por ejemplo, convertirse en paneles de una matriz liviana que podría enviarse a un sitio de construcción, donde se endurecerían y solidificarían solo por la exposición al aire y la luz solar, ahorrando así en la energía y el costo del transporte.

El hallazgo se describe en un artículo de la revista Materiales avanzados, por el profesor Michael Strano, postdoc Seon-Yeong Kwak, y otros ocho en el MIT y en la Universidad de California en Riverside

“Este es un concepto completamente nuevo en la ciencia de los materiales,”Dice Strano, el carbono C. Profesor dubbs de Ingeniería Química. “Lo que llamamos materiales de carbono de fijación no existen todavía hoy” fuera de la esfera biológica, él dice, describir materiales que pueden transformar dióxido de carbono en el aire ambiente en un sólido, forma estable, utilizando sólo el poder de la luz del sol, al igual que lo hacen las plantas.

Desarrollando un material sintético que no solo evita el uso de combustibles fósiles para su creación, pero en realidad consume dióxido de carbono del aire, tiene beneficios obvios para el medio ambiente y el clima, los investigadores señalan. “Imagínate un material sintético que pudiera crecer como árboles, tomando el carbono del dióxido de carbono e incorporándolo a la columna vertebral del material,extraño dice.

El material que el equipo usó en estos experimentos iniciales de prueba de concepto hizo uso de un componente biológico: los cloroplastos., los componentes que captan la luz dentro de las células vegetales, que los investigadores obtuvieron de hojas de espinaca. Los cloroplastos no están vivos pero catalizan la reacción del dióxido de carbono a la glucosa.. Los cloroplastos aislados son bastante inestables., lo que significa que tienden a dejar de funcionar después de unas horas cuando se retiran de la planta. en su papel, Strano y sus colaboradores demuestran métodos para aumentar significativamente la vida útil catalítica de los cloroplastos extraídos. En trabajos en curso y futuros, el cloroplasto está siendo reemplazado por catalizadores que no son de origen biológico, Strano explica.

El material que utilizaron los investigadores, una matriz de gel compuesta por un polímero hecho de aminopropilmetacrilamida (APMA) y glucosa, una enzima llamada glucosa oxidasa, y los cloroplastos, se vuelve más fuerte a medida que incorpora el carbono. Todavía no es lo suficientemente fuerte para ser utilizado como material de construcción., aunque podría funcionar como material de relleno o revestimiento de grietas, los investigadores dicen.

El equipo ha elaborado métodos para producir materiales de este tipo por tonelada., y ahora se está enfocando en optimizar las propiedades del material. Las aplicaciones comerciales, como los revestimientos autorreparables y el relleno de grietas, son realizables a corto plazo., ellos dicen, Considerando que se necesitan avances adicionales en la química básica y la ciencia de los materiales antes de poder desarrollar materiales de construcción y compuestos.

Una ventaja clave de estos materiales es que se repararían solos al exponerse a la luz solar o alguna iluminación interior., extraño dice. Si la superficie está rayada o agrietada, el área afectada crece para llenar los huecos y reparar el daño, sin necesidad de ninguna acción externa.

Si bien ha habido un esfuerzo generalizado para desarrollar materiales de autorreparación que podrían imitar esta capacidad de los organismos biológicos, los investigadores dicen, todos estos han requerido una entrada externa activa para funcionar. Calefacción, luz ultravioleta, estres mecanico, o tratamiento químico fueron necesarios para activar el proceso. por el contrario, estos materiales no necesitan más que luz ambiental, e incorporan masa del carbono en la atmósfera, que es omnipresente.

El material comienza como un líquido., Kwak dice, añadiendo, “es emocionante verlo mientras comienza a crecer y agruparse” en una forma sólida.

“La ciencia de los materiales nunca ha producido nada como esto,extraño dice. “Estos materiales imitan algunos aspectos de algo vivo, aunque no se esté reproduciendo”. Porque el hallazgo abre una amplia gama de posibles investigaciones de seguimiento., los Estados Unidos. El Departamento de Energía patrocina un nuevo programa dirigido por Strano para desarrollarlo aún más.

“Nuestro trabajo muestra que el dióxido de carbono no tiene por qué ser simplemente una carga y un costo,extraño dice. “También es una oportunidad en este sentido. Hay carbono por todas partes. Construimos el mundo con carbono. Los humanos estamos hechos de carbono.. Hacer un material que pueda acceder al abundante carbono que nos rodea es una oportunidad importante para la ciencia de los materiales.. De este modo, nuestro trabajo consiste en fabricar materiales que no solo sean neutros en carbono, pero carbono negativo.”

Fuente:

http://news.mit.edu, por David L. Velero