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Las matemáticas, la naturaleza y los materiales

Científicos e ingenieros suelen considerar a las matemáticas como un mero instrumento, una herramienta extraordinariamente útil, indispensable en su quehacer diario. Aun siendo todo ello cierto, suele desdeñarse el indudable acierto que en ocasiones han conseguido las matemáticas prediciendo estructuras naturales, aún no descubiertas.

Tal fue el caso de los fullerenos. Estas moléculas de carbono deben su nombre al arquitecto-inventor estadounidense Richard Buckminster Fuller, inventor de la cúpula geodésica que recuerda al modelo de alambres de la buckybola o C60 (el fullereno más esférico posible). Sin deseos de entrar en polémica, bien es cierto que el mérito que se le reconoce a Fuller quizás esté injustificado: la forma externa de la buckybola corresponde a uno de los llamados «poliedros arquimedianos» ya descritos por el sabio Arquímedes de Siracusa, allá en el siglo III a.C. Siglos después, ya en el siglo XVII, el astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler volvió a redescubrir ese poliedro en su famoso libro Harmonices Mundi (Las armonías del mundo). Así que, más honestamente, los fullerenos debieran haber sido llamados arquimedenos o keplerenos. Sea como sea, las matemáticas se adelantaron al descubrimiento de esas formas naturales.

Biocemento

biocemento

El hormigón constituye un material de construcción ampliamente utilizado en la actualidad por su elevada resistencia, durabilidad y coste económico. Este material consiste fundamentalmente en una mezcla de cemento, áridos granulares, agua y, eventualmente, de otros aditivos. A pesar de su resistencia, la naturaleza frágil del cemento conlleva inevitablemente a la aparición de grietas en su superficie incluso al poco tiempo de construcción. Como consecuencia el agua se filtra a través de las grietas agrandándolas, comprometiendo la integridad de la estructura y reduciendo su durabilidad. Aunque las fisuras y grietas formadas se pueden sellar este trabajo puede resultar laborioso y costoso.

A este respecto el microbiólogo Henk Jonkers y el experto en materiales Erik Schlangen de la Universidad Tecnológica de Delft han encontrado una solución funcional a este inconveniente. La idea consiste en introducir en el cemento un microorganismo que pueda sobrevivir en su interior y con la capacidad de metabolizar carbonato cálcico (CaCO3) a partir de compuestos orgánicos. La clave de esta idea yace en ciertas bacterias del género bacillus, las cuales desarrollan una membrana protectora en ambientes hostiles como el cemento. De este modo, al ser inoculadas en el cemento quedan encapsuladas por dicha membrana lo que les permite sobrevivir durante largos periodos de tiempo. Al formarse grietas en el hormigón y entrar oxígeno, agua y otros elementos las bacterias brotarán de la membrana y comenzarán a alimentarse con lactato de calcio, el cual al combinase con iones de carbonato dan lugar a carbonato cálcico. De este modo, a medida que las bacterias vayan produciendo carbonato cálcico en torno suyo la grita se irá sellando.

Baterías de Sodio, la alternativa en almacenamiento de energía

La producción de energía basada en combustibles fósiles causa grandes problemas medioambientales como la destrucción de la capa de ozono, el efecto invernadero, lluvia ácida… La alternativa son las energías renovables, sin embargo, tienen un gran inconveniente, su intermitencia. Una planta solar no puede funcionar de noche, un aerogenerador necesita que sople el viento a una velocidad adecuada…

Por ello, son cada vez más necesarios los sistemas de almacenamiento de esa energía como las baterías, que se basan en el almacenaje electroquímico. Las más extendidas son las de litio ion, aunque las de sodio ion se están convirtiendo en una alternativa gracias al menor coste y su facilidad de extracción del sodio.

estructura bateria de Sodio

Estructura de una batería de ion sodio.
Imagen: Victo Josan / Shutterstock

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