Prepare-se para um mundo de materiais vivos, que crescem e se consertam

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2023

Ampliação de células de algas, um dos blocos de construção para materiais vivos engenheirados.
[Imagem: Qiming Wang Lab]

Objetos vivos

Em 2021, a equipe do professor Qiming Wang, da Universidade Sul da Califórnia, nos EUA, demonstrou que a tecnologia atual já permite pensar em peças de carros, aviões e até prédios, que possam crescer sozinhas e se autoconsertar, assim como fazem os sistemas vivos.

A pesquisa envolve tirar proveito das capacidades dos microrganismos vivos para fabricar materiais úteis e com as características sem precedentes de autocura e autofortalecimento.

A inspiração vem dos próprios sistemas biológicos, utilizando células vivas na metabolização da biomassa, de um modo comparável ao processo de compostagem. Os agentes secretos neste processo são microrganismos vivos, incluindo bactérias, algas e fungos.

Demonstrada a prova de princípio, agora a equipe está dando um passo adiante: Colocar no circuito a impressão 3D, desenvolvendo métodos que reprocessam e ativam materiais residuais derivados da agricultura, como grama descartada, restos de colheitas e madeira e plásticos biodegradáveis.

A Fundação Nacional de Ciências dos EUA gostou da ideia, e já adiantou US$3 milhões para as primeiras demonstrações.

As bactérias podem ser postas para trabalhar em diversas estruturas geométricas.
[Imagem: An Xin et al. - 10.1002/adma.202006946]

Materiais biomiméticos

A proposta consiste em aprimorar uma maneira elegante de abordar dois grandes problemas enfrentados por nosso planeta sobrecarregado: O acúmulo e o desperdício de subprodutos agrícolas, e a necessidade de reparar e manter com eficiência os materiais de engenharia.

A abordagem usa biocompósitos com organismos vivos para fabricar versões sustentáveis de produtos que tradicionalmente são feitos de plásticos à base de petróleo ou madeira natural. Assumindo algumas das propriedades dos organismos vivos, esses produtos teriam a capacidade de cicatrizar como feridas ou se autogerar rapidamente em caso de emergência, eventualmente minimizando a distinção entre materiais fabricados não-vivos e organismos como árvores e animais

As aplicações podem variar de reparos a objetos - imagine os fragmentos quebrados de sua caneca favorita se fundindo novamente - até a manutenção de sistemas de infraestrutura de grande escala, como metrôs urbanos, pistas de pouso de aviões e redes de estradas e pontes.

O professor Wang também prevê que o método seja usado para a produção em massa de moradias de emergência e para permitir a autocura de materiais de construção em resposta a desastres naturais. A partir daí, sua imaginação salta para possibilidades extraterrestres: "Outra aplicação potencial é a construção de abrigos em Marte. Você pode trazer microrganismos da Terra e depois combinar com a matéria-prima disponível para gerar novos materiais."

Calcário biogênico: as cidades do futuro poderão ser construídas com cimento feito por algas.
[Imagem: Glenn Asakawa/CU Boulder]

Humanos são produtos vivos de um planeta vivo

Nesta etapa da pesquisa, a ideia é direcionar as primeiras aplicações do método para a fabricação de móveis e materiais de embalagem, como a espuma expansível e o plástico inflável que protegem equipamentos delicados.

"Para imaginar os tipos de materiais que estamos criando, é útil pensar na textura e nas propriedades de amortecimento de uma caixa de ovos. Os ovos frágeis são protegidos pelo modo como a caixa de ovos restringe seu movimento e dissipa a energia - chamamos isso de 'amortecimento'.

"Se você esmagar os materiais em pó e adicionar bactérias como um agente de ligação vivo, você pode usar o método de impressão 3D para reconstruir a forma original. Deste modo, você pode reutilizar os materiais para ciclos quase infinitos. A superfície das bactérias é coberta de pêlos que se ligam às minúsculas partículas, como uma cola, formando ligações fortes e transformando o pó em um material sólido forte - com apenas um pouco de ressalto," exemplificou Wang.

Mas aqui também o pesquisador sonha alto, indo não para o espaço, mas para a filosofia: "À medida que mais e mais materiais ao nosso redor parecem ter vida, é provável que isso tenha um efeito cascata na maneira como vivemos nossos dias e nos sentimos conectados ao que nos rodeia. Tanto para os filósofos antigos quanto para as comunidades indígenas contemporâneas, é senso comum que os seres humanos são produtos vivos de um planeta vivo. Por que não aplicar esse modo de pensar às coisas que fabricamos?"

Mais tópicos