Investigadores de California convierten CO2 en materiales de construcción resistentes al fuego inspirados en arrecifes de coral

Los materiales pueden ser ensamblados en estructuras modulares para construir edificios y otras aplicaciones que requieran alta resistencia mecánica.

• Inspirado en los arrecifes de coral.
• Captura CO₂ y lo convierte en material de construcción.
• Material resistente al fuego y muy duradero.
• Reparación con electricidad de bajo voltaje.
• Huella de carbono negativa.
• Posible uso a gran escala en la construcción.

Un grupo de investigadores de la Universidad del Sur de California (USC) ha desarrollado un método innovador para capturar dióxido de carbono (CO₂) y transformarlo en materiales de construcción resistentes, duraderos y resistentes al fuego. Este proceso se inspira directamente en la capacidad natural de los arrecifes de coral para formar estructuras sólidas mediante la captura de carbono.

Inspiración en los arrecifes de coral

Los arrecifes de coral sirven como modelo natural de eficiencia. Mediante la fotosíntesis, los corales capturan CO₂ del ambiente y lo combinan con iones de calcio del agua de mar para formar carbonato cálcico, construyendo así sus esqueletos de aragonito.

Los investigadores replicaron este proceso mediante andamios poliméricos impresos en 3D, recubiertos con una capa conductora. Estos se sumergen en una solución de cloruro de calcio y, al introducir CO₂, se genera una reacción electroquímica que transforma el carbono capturado en carbonato cálcico, rellenando la estructura porosa del andamio.

Resistencia al fuego como ventaja crítica

Una de las propiedades más sorprendentes del material resultante es su resistencia al fuego. A pesar de que el polímero original no era ignífugo, el composite mineralizado resistió hasta 30 minutos de exposición directa a llamas sin colapsar estructuralmente. Esto se debe a que el carbonato cálcico libera pequeñas cantidades de CO₂ al calentarse, ayudando a sofocar las llamas.

Además, el material puede autorreplicarse parcialmente: cuando se generan grietas, se pueden reparar con baja corriente eléctrica, lo que reactiva las reacciones químicas internas que vuelven a unir las superficies fracturadas.

Huella de carbono negativa

Tras una evaluación de ciclo de vida, se comprobó que el proceso captura más CO₂ del que emite durante su fabricación. Esto significa que el material tiene una huella de carbono negativa, lo cual lo posiciona como una solución concreta para reducir las emisiones en el sector de la construcción, que actualmente representa aproximadamente el 11 % de las emisiones globales.

Aplicaciones modulares y a gran escala

Los investigadores también demostraron que estos composites pueden ensamblarse como bloques modulares para formar estructuras de carga de gran escala. Esto abre la puerta a su aplicación en viviendas, infraestructuras públicas e incluso elementos prefabricados para urbanismo sostenible.

Actualmente, el equipo trabaja en la comercialización de esta tecnología, que ya está patentada.

Potencial de esta tecnología

• Captura activa de carbono durante el proceso constructivo, no solo reduce emisiones sino que ayuda a revertirlas.
• Sustitución de materiales tradicionales como el hormigón, que tienen una alta carga ambiental.
• Durabilidad, resistencia al fuego y capacidad de reparación, lo que prolonga la vida útil de las estructuras y reduce residuos.
• Posibilidad de fabricación modular y local, disminuyendo transporte y mejorando eficiencia energética.

Más información: Haoxiang Deng et al, Towards negative carbon footprint: carbon sequestration enabled manufacturing of coral-inspired tough structural composites, npj Advanced Manufacturing (2025). DOI: 10.1038/s44334-024-00012-x