Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén han desarrollado un material compuesto de alto rendimiento denominado 'BioPykrete'. Este 'superhielo' está diseñado para ser 10 veces más fuerte que el hielo estándar y es capaz de absorber 70 veces más energía antes de romperse. El proyecto se basa en el concepto de Pykrete, un material con el que la Marina Real Británica experimentó famosamente durante la Segunda Guerra Mundial, el cual combinaba pulpa de madera e hielo para crear una sustancia tan fuerte como el hormigón. Aunque el Pykrete original fue abandonado debido al costo y a la disponibilidad de otros materiales, el nuevo BioPykrete utiliza biotecnología moderna para lograr objetivos estructurales similares con un enfoque en la sostenibilidad.
Esta imagen ilustra la forma física del material de 'superhielo' descrito en el primer párrafo del artículo.
El mecanismo detrás del BioPykrete implica un enfoque molecular sofisticado en lugar de una simple mezcla de fibras. Los investigadores utilizaron nanocristales de celulosa, que son los componentes estructurales primarios de las plantas, para actuar como agentes de refuerzo microscópicos que evitan que las grietas se propaguen a través del hielo. Para asegurar que estos cristales se unieran eficazmente con el hielo, el equipo utilizó una proteína diseñada a medida llamada CBM3a-AFPIII. Esta proteína combina una proteína anticongelante (AFP) con un módulo de unión a carbohidratos (CBM), actuando como un 'pegamento' molecular para mantener la celulosa y el hielo unidos. Esta ingeniería específica permite que el material se deforme gradualmente bajo tensión en lugar de romperse repentinamente, una propiedad crítica para la integridad estructural.
Esta visualización representa la proteína diseñada a medida utilizada para unir la celulosa y el hielo, como se explica en el segundo párrafo.
Aunque el estudio fue una prueba de concepto a pequeña escala, los investigadores visualizan el BioPykrete como un material de construcción sostenible para entornos extremos como el Ártico y la Antártida. Debido a que los ingredientes principales son hielo y celulosa de origen vegetal, el material podría ofrecer una huella de carbono baja y ser biodegradable, reemplazando potencialmente materiales con alta intensidad de carbono como el acero o el hormigón en regiones remotas. Sin embargo, la durabilidad a largo plazo del material bajo condiciones ambientales variables sigue siendo un área para estudios futuros. Más allá de la construcción, los investigadores sugieren que este método de usar proteínas personalizadas para unir compuestos improbables podría aplicarse eventualmente en campos como el embalaje sostenible y otros desafíos de ingeniería estructural.