Un equipo encabezado por investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén desarrolló un nuevo material basado en hielo que alcanza una resistencia a la compresión aproximadamente 10 veces mayor que la del hielo convencional y puede absorber mucha más energía antes de romperse.
El material, denominado BioPykrete, combina hielo con nanocristales de celulosa y una proteína diseñada para unir ambos componentes. En las pruebas realizadas, alcanzó niveles de resistencia comparables con los del hormigón convencional bajo determinadas condiciones experimentales.
La idea tiene sus orígenes en la Segunda Guerra Mundial. En aquella época, los Aliados estudiaron la posibilidad de construir enormes plataformas flotantes para aviones utilizando una mezcla de hielo y pulpa de madera conocida como Pykrete.
El llamado Proyecto Habakkuk surgió como una alternativa ante la necesidad de reservar el acero para otras actividades militares. En 1943 incluso se construyó un prototipo de aproximadamente mil toneladas en el lago Patricia, en Canadá, aunque el gigantesco portaaviones proyectado nunca llegó a fabricarse.
Más de 80 años después, los científicos retomaron aquella idea utilizando herramientas modernas para intentar resolver uno de los principales problemas del hielo: su facilidad para desarrollar grietas que pueden provocar una ruptura repentina.
Para fortalecerlo, los investigadores utilizaron nanocristales de celulosa, pequeñas partículas derivadas de este componente vegetal. Durante un proceso de congelación controlada, estas partículas forman una red microscópica alrededor de distintas regiones de hielo.
Esta estructura funciona como una serie de barreras que dificultan el avance de las grietas. En lugar de que una fisura atraviese rápidamente todo el material, debe superar diferentes obstáculos, lo que requiere una mayor cantidad de energía.
Los científicos agregaron además una proteína creada mediante la combinación de dos componentes biológicos. Uno procede de una proteína anticongelante presente en un pez de aguas frías y el otro tiene afinidad por la celulosa.
Esta molécula actúa como una especie de unión entre los nanocristales de celulosa y el hielo, lo que permite fortalecer la estructura interna del material.
Para comprobar su comportamiento, los investigadores fabricaron pequeños cilindros de diferentes mezclas y los sometieron a pruebas de compresión a temperaturas cercanas a los -5 grados Celsius.
El BioPykrete mostró una resistencia a la compresión alrededor de 10 veces superior a la del hielo puro. Además, fue capaz de absorber aproximadamente 70 veces más energía por unidad de volumen antes de alcanzar el punto de fallo.
La diferencia también pudo observarse en la manera de romperse. Mientras el hielo común puede fracturarse de forma repentina, el nuevo material presentó una deformación más gradual antes de ceder.
Los investigadores aclaran que esto no significa que el BioPykrete pueda sustituir actualmente al hormigón. La comparación se refiere únicamente a determinadas propiedades de resistencia medidas en condiciones específicas de laboratorio.
Por ahora, el desarrollo continúa siendo una prueba de concepto. Las muestras utilizadas tenían apenas dos centímetros de diámetro y un centímetro de altura, por lo que todavía será necesario estudiar su comportamiento en estructuras de mayor tamaño.
También deberán evaluarse aspectos como su durabilidad, los ciclos repetidos de congelación y descongelación, su deformación bajo cargas prolongadas y su impacto ambiental.
Una de sus posibles aplicaciones futuras podría encontrarse en regiones del Ártico y la Antártida, donde transportar materiales tradicionales resulta costoso y las bajas temperaturas dificultan algunos procesos de construcción.
Debido a que está compuesto principalmente por hielo y celulosa de origen vegetal, los investigadores consideran que podría ofrecer en determinados escenarios una alternativa biodegradable y con menor impacto ambiental.
El estudio fue publicado en la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces y muestra cómo modificar la organización microscópica de materiales comunes puede cambiar de manera importante sus propiedades.
Aunque todavía falta investigación antes de pensar en edificios o infraestructuras fabricadas con este “superhielo”, el trabajo recupera una idea surgida hace más de ocho décadas y demuestra que aquella propuesta de construir enormes estructuras con hielo y madera todavía tenía posibilidades científicas por explorar.
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