Israel mezcla agua congelada y celulosa y logra crear un nuevo tipo de hielo tan fuerte como el hormigón

Un equipo de científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha llevado una vieja idea de ingeniería a escala molecular: reforzar agua congelada con celulosa para obtener un hielo capaz de soportar esfuerzos mucho mayores que el convencional. El nuevo material, denominado BioPykrete, incorpora nanocristales vegetales y una proteína diseñada para unir sus componentes.

La propuesta recupera un concepto investigado durante la Segunda Guerra Mundial: el Pykrete, una mezcla de hielo y serrín que resultaba más resistente y tardaba más en derretirse que el hielo corriente. Los investigadores han sustituido aquel refuerzo macroscópico por nanocristales de celulosa, partículas diminutas y rígidas procedentes del material natural que aporta estructura a las plantas. Al congelarse la mezcla, esas partículas forman una red tridimensional alrededor de pequeñas regiones de hielo.

El paso decisivo ha sido incorporar una proteína diseñada específicamente para actuar como una especie de adhesivo molecular. Una parte de esa proteína puede unirse al hielo y otra a la celulosa, lo que permite conectar ambos componentes dentro de la estructura congelada. El objetivo no era limitarse a introducir fibras en el agua antes de congelarla, sino controlar cómo se relacionan los materiales a escala molecular para modificar el comportamiento mecánico del conjunto.

Una resistencia similar al hormigón

Las pruebas de laboratorio muestran hasta qué punto cambia el hielo cuando recibe este refuerzo. El BioPykrete alcanzó una resistencia a la compresión unas 10 veces superior a la del hielo puro, hasta situarse en niveles comparables a los del hormigón convencional. También fue capaz de absorber alrededor de 70 veces más energía antes de romperse. La proteína desempeñó un papel relevante: su incorporación duplicó tanto la resistencia como la energía absorbida frente a una mezcla de hielo y celulosa que carecía de ese puente molecular.

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R. Badillo

El cambio afecta también a la manera en la que se produce la fractura. Frente a la rotura súbita característica del hielo, este material puede deformarse progresivamente y absorber más energía antes de fallar. “Queríamos ir más allá de simplemente mezclar fibras con hielo y controlar cómo se conectan los diferentes materiales a nivel molecular”, explicó Ido Braslavsky, profesor de la Universidad Hebrea de Jerusalén. Según el investigador, el resultado modifica tanto la resistencia del hielo como la forma en la que termina rompiéndose.

Sus posibles aplicaciones se concentran por ahora en las regiones árticas y antárticas, donde transportar hormigón, acero y otros materiales de construcción puede resultar complicado y costoso. Al estar compuesto principalmente por hielo y celulosa vegetal, el BioPykrete podría convertirse en una alternativa biodegradable y con una huella de carbono menor para determinadas estructuras sometidas a frío extremo.

Un equipo de científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén ha llevado una vieja idea de ingeniería a escala molecular: reforzar agua congelada con celulosa para obtener un hielo capaz de soportar esfuerzos mucho mayores que el convencional. El nuevo material, denominado BioPykrete, incorpora nanocristales vegetales y una proteína diseñada para unir sus componentes.