El futuro del cemento puede estar en los erizos de mar

Los erizos de mar están hecho con una "receta" que puede servir para crear un cemento más fuerte.

Se sabía que las resistentes espinas del erizo tenían componentes de carbonato de calcio, cuyas formas naturales son unas más frágiles que otras.

Lo que no se conocía es que las espinas tienen, sobre todo, componentes de cristal. En efecto, los estudios de rayos X que realizó un equipo de científicos alemán demostraron que las espinas están hechas tanto de 'ladrillos' de cristal de calcita como de 'morteros' no cristalinos.

Los resultados fueron divulgados en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

Las espinas del erizo sirven de defensa contra los predadores porque son fuertes y al mismo tiempo amortiguan los golpes. Como resultado de estas propiedades, estas espinas están entre los biomateriales más estudiados.

Sin embargo, ha sido difícil obtener resultados contundentes sobre cómo estas espinas se generan.

"Unos dicen que la espina es, como tal, un solo cristal, pero quienes estudian sus propiedad mecánicas señalan que se trata de más de un material de vidrio", indicó uno de los autores de la investigación, Helmut Coelfen, de la Universidad de Constanza, en Alemania. "El asunto todavía no está resuelto", apuntó a la BBC.

Si las poderosas espinas fueran un solo cristal, se deberían romper limpiamente en pedazos, como lo haría la mica o la pizarra. Sin embargo, las espinas no se rompen, sino que se desmenuzan como la cerámica o el vidrio.

Para investigar a fondo, los científicos estudiaron muestras de erizos recogidas Pekín, China, con unas sofisticadas técnicas de visualización de imágenes.

Receta básica

Pruebas de rayos X mostraron patrones de dispersión que indican "ladrillos" de 200 nanómetros de tamaño.

A lo largo de la investigación, las necesidades y recursos fueron aumentndo. Comenzaron con un microscopio de luz estándar, siguieron con microscopios para ver electrones y terminaron en uno de los centros de investigación de rayos X más sofisticados del mundo, la European Synchrotron Radiation Facility, en Grenoble, Francia. 

"Usamos técnicas de alta energía para llegar bien abajo en la estructura de los erizos y a medida que más bajamos, más estructuras arquitectónicas y más sistemas encontrábamos", dice el autor principal del estudio, Jong Seto

El equipo descubrió que la estructura está hecha de "ladrillos" de cristales de calcita en un 92% que están pegados con un 8% de "mortero" de carbonato de calcio que no tiene estructura cristalina.

Al material, para cuya observación se necesitan microscopios con enormes escalas, lo llamaron, en inglés, mesocrystal, que es precisamente esta mezcla de cristal y calcio. 

"Con la ayuda de estas técnicas pudimos entender desde una escala nanométrica hasta una escala milimétrica cómo se organiza todo esto", dijo Seto a la BBC.

¿Un cemento mejor?

"Copiar las soluciones naturales que realizan los erizos podría ayudar al ser humano", dijo Coelfen.

"La aplicación más obvia… sería copiando su receta o tratando de imitar su estructura para obtener materiales resistentes a las fracturas".

"Estamos trabajando con dos grandes compañías internacionales, tratando de mejorar las propiedades del concreto por medio de un ordenamiento de pequeñas nanoparticulas para volverlo más fuerte y más resistente a las fracturas".