Recentemente, pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique apresentaram um material vivo composto por um hidrogel e cianobactérias incorporadas, destinado a ajudar na redução da pegada de carbono de edifícios e infraestruturas futuras.

Na Bienal de Veneza e na Trienal de Milão, duas exposições exploraram a aplicação de biomateriais na arquitetura. Pesquisadores de diferentes disciplinas do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique uniram esforços para combinar materiais tradicionais com bactérias, algas e fungos, com o objetivo de criar materiais ativos capazes de adquirir propriedades úteis por meio do metabolismo microbiano, como a habilidade de absorver dióxido de carbono do ar através da fotossíntese.

Atualmente, a equipe interdisciplinar liderada por Mark Tibbitt, professor de engenharia macromolecular do instituto, transformou essa visão em realidade. Eles integraram de forma estável bactérias fotossintéticas (cianobactérias) em um gel imprimível, desenvolvendo um material vivo capaz de crescer e remover ativamente carbono do ar. Os pesquisadores publicaram recentemente esses resultados na revista Nature Communications.

Esse material pode ser moldado por impressão 3D e precisa apenas de luz solar, água do mar artificial rica em nutrientes e dióxido de carbono para crescer. Segundo Tibbitt, como material de construção, ele poderá no futuro armazenar dióxido de carbono diretamente nos edifícios. A particularidade desse material é que ele absorve mais dióxido de carbono do que por crescimento orgânico. Isso ocorre porque as cianobactérias podem armazenar carbono não apenas na forma de biomassa, mas também como minerais: por meio da fotossíntese, alteram o ambiente químico extracelular, fazendo precipitar carbonatos sólidos (como calcário). Esses minerais representam sumidouros adicionais de carbono, permitindo armazenar CO₂ de forma mais estável; além disso, a deposição mineral reforça mecanicamente o material, fazendo com que a estrutura inicialmente macia se torne mais rígida ao longo do tempo.

Yifan Cui, uma das principais autoras do estudo, explica que as cianobactérias são algumas das formas de vida mais antigas da Terra, apresentam fotossíntese altamente eficiente e conseguem transformar dióxido de carbono e água em biomassa mesmo com luz muito fraca. Testes de laboratório mostram que o material absorve CO₂ continuamente por 400 dias, sendo a maior parte armazenada na forma mineral. Cada grama de material absorve cerca de 26 miligramas de CO₂, superando muitos métodos biológicos e equivalente à mineralização química de concreto reciclado (cerca de 7 miligramas por grama).

O material que hospeda as células vivas é um hidrogel. A rede polimérica escolhida pela equipe de Tibbitt permite o transporte de luz, dióxido de carbono, água e nutrientes, além de garantir que as células se distribuam uniformemente no interior do material. Para garantir que as cianobactérias sobrevivam o máximo possível e permaneçam eficientes, os pesquisadores otimizaram a geometria estrutural por meio da impressão 3D, aumentando a área de superfície, a penetração de luz e o fluxo de nutrientes. A coautora Dalia Dranseike afirma que esse método permite criar estruturas nas quais a luz pode penetrar e onde a força capilar distribui a solução nutritiva de forma passiva por toda a estrutura — graças a isso, as cianobactérias encapsuladas conseguem sobreviver de forma eficiente por mais de um ano.

Os pesquisadores acreditam que esse material vivo é uma forma de baixo consumo energético e ecologicamente sustentável de absorver dióxido de carbono atmosférico, podendo complementar processos químicos existentes de sequestro de carbono. Tibbitt prevê que, no futuro, espera estudar como utilizar o material como revestimento de fachadas, permitindo absorver CO₂ ao longo de todo o ciclo de vida dos edifícios.