De caliza y arcilla, se le añade poliacrilamida y quitosano
Las costas son vitales para la ecología y la economía de nuestro mundo. Los ecosistemas costeros ayudan a mantener la biodiversidad, proporcionan barreras naturales contra la erosión, las tormentas y las inundaciones, y actúan como grandes sumideros de carbono para reducir los gases de efecto invernadero. La pesca sostenible y los lugares turísticos costeros apoyan las economías locales.
Las costas naturales, incluidos los arrecifes de coral, las marismas y los manglares, son zonas completas y estables, capaces de autorregularse y restaurarse, a menos que las intervenciones humanas, como la urbanización, el desarrollo excesivo, la contaminación y la erosión provocada por el hombre, hagan que estas zonas sean vulnerables a la devastación.
Las costas artificiales, incluidos los diques y otras construcciones artificiales, pueden ayudar a prevenir la erosión y proteger contra tormentas e inundaciones. Sin embargo, las funciones ecológicas siguen sin estar protegidas por muchas de estas estructuras.
Investigadores de la Universidad del Sureste y de la Universidad de la Academia de Ciencias de China investigaron el uso de tipos especializados de cemento para la protección ecológica de la costa.
"Es necesario desarrollar nuevos materiales de sustrato para reducir los efectos de la toxicidad biológica en los organismos marinos", afirmó el autor Xiaolin Lu.
Los actuales bloques de arrecifes artificiales se construyen con cemento con un pH altamente alcalino de +12, lo que es perjudicial para la biopelícula en las superficies de los arrecifes. La biopelícula, formada por microorganismos como bacterias, algas y hongos, proporciona alimento a los animales de pastoreo y promueve el asentamiento de larvas.
Imagen: En este artículo se propuso y preparó un tipo piloto de materiales compuestos a base de cemento (CCM) utilizando cemento Portland como sustrato, poliacrilamida (PAM) y quitosano (CS) como componentes funcionales. Crédito: Zhao et al.
El equipo comenzó con un cemento de caliza y arcilla que se endurece bajo el agua. Al cemento se le añadieron dos tipos de tratamientos: poliacrilamida, una resina sintética utilizada en el tratamiento del agua, y quitosano, una forma de azúcar hecha a partir de caparazones de camarones y otros crustáceos. Los dos tratamientos se mezclaron con el cemento para formar el sustrato endurecido y se pulverizaron sobre el cemento previamente endurecido como tratamiento de superficie.
Se analizaron las muestras tratadas en masa y en superficie para determinar su resistencia mecánica y el crecimiento de la biopelícula y del coral. Las muestras, junto con un control de cemento normal, se colocaron en un tanque marino y se trataron con cultivos de biopelícula y coral trasplantado.
Después de dos días, se encontró que la biopelícula estaba activa y creciendo bien en las muestras tratadas en la superficie. Después de 30 días, se encontró que el crecimiento de la biopelícula era mayor en las muestras tratadas en la superficie, un poco menos en las muestras tratadas en masa y significativamente menos en el cemento de control.
El menor crecimiento de la biopelícula en el control se atribuyó a la alta alcalinidad del cemento sin nada que bloqueara sus efectos. Las muestras de coral trasplantadas también sobrevivieron y crecieron mejor en las muestras tratadas en la superficie.
Si bien las muestras tratadas a granel favorecieron una reducción de la supervivencia y el crecimiento tanto de la biopelícula como del coral, las propiedades mecánicas parecieron reducirse significativamente en comparación con las muestras de control y las tratadas en superficie.
"Estos nuevos tratamientos demostraron la biocompatibilidad necesaria en un entorno ecológico marino simulado, que puede utilizarse para promover el crecimiento de biopelículas sin interferir en la habitabilidad prolongada de muestras de coral modelo", dijo Lu.
Las futuras investigaciones del equipo se centrarán en pruebas de desgaste superficial a largo plazo y biocompatibilidad en aplicaciones de la vida real.
Los hallazgos se han publicado en Biointerphases: A phenomenological investigation of organic modified cements as biocompatible substrates interfacing model marine organisms