Nuevo supermaterial bacteriano podría reemplazar el plástico en la industria

Un avance en la producción de celulosa bacteriana promete revolucionar la fabricación de materiales, ofreciendo una alternativa sostenible y resistente al plástico tradicional. Científicos de la Universidad Rice y la Universidad de Houston han creado un proceso escalable que orienta el crecimiento bacteriano para formar estructuras de celulosa altamente organizadas, con propiedades mecánicas y térmicas excepcionales.

La problemática ambiental causada por los residuos plásticos, que se descomponen en microplásticos liberando sustancias nocivas como bisfenol A y ftalatos, ha impulsado la búsqueda de materiales más ecológicos. El equipo dirigido por Muhammad Maksud Rahman, profesor asistente en ingeniería mecánica y aeroespacial en Houston y profesor adjunto en ciencia de materiales en Rice, se enfocó en la celulosa bacteriana, un biopolímero natural abundante y puro.

Innovación en la alineación bacteriana para mejorar la celulosa

Normalmente, las fibras de celulosa bacteriana crecen de forma desordenada, lo que limita su resistencia. Mediante un biorreactor rotacional especialmente diseñado, los investigadores lograron controlar el movimiento de las bacterias productoras de celulosa, alineando sus nanofibrillas durante el crecimiento. Esto permitió obtener láminas con una resistencia a la tracción de hasta 436 megapascales.

Además, al incorporar nanosheets de nitruro de boro durante la síntesis, se creó un material híbrido con una resistencia aún mayor, aproximadamente 553 megapascales, y mejor capacidad para disipar calor, triplicando la velocidad de enfriamiento respecto a muestras sin modificar.

Un método versátil y escalable para materiales multifuncionales

Este enfoque dinámico de biosíntesis facilita la integración directa de aditivos a escala nanométrica en la celulosa bacteriana, permitiendo personalizar las propiedades del material según la aplicación deseada. Saadi, primer autor y estudiante de doctorado en Rice, explicó que se trata de “entrenar” a las bacterias para que se muevan en una dirección específica, logrando una producción alineada y disciplinada de celulosa.

El proceso, que se realiza en un solo paso y es escalable, abre la puerta a su uso en múltiples industrias, incluyendo materiales estructurales, sistemas de gestión térmica, embalajes, textiles, electrónica ecológica y almacenamiento de energía.

Shyam Bhakta, de Rice, aportó en los aspectos biológicos del estudio, que también contó con la colaboración de Pulickel Ajayan, Matthew Bennett y Matteo Pasquali. Rahman destacó que esta investigación ejemplifica la colaboración interdisciplinaria entre ciencia de materiales, biología y nanoingeniería, y anticipa que estas láminas de celulosa bacteriana podrían sustituir al plástico en numerosos sectores, contribuyendo a reducir el impacto ambiental.

El estudio titulado “Flow-induced 2D nanomaterials intercalated aligned bacterial cellulose” fue publicado el 1 de julio de 2025 en Nature Communications. La investigación recibió apoyo financiero de la National Science Foundation, el U.S. Endowment for Forestry and Communities y la Welch Foundation, aunque las opiniones expresadas corresponden exclusivamente a los autores.