Transformar els edificis en sistemes vius que generen energia, reciclen residus i s’adapten al medi és l’objectiu d’una investigació internacional que ha proposat utilitzar microorganismes com a components intel·ligents en les ciutats del futur.
El treball s’ha publicat en la revista científica Trends in Biotechnology. L’ha desenvolupat un equip científic internacional i multidisciplinari on participa l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre mixt del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) i la Universitat de València (UV).
Microorganismes intel·ligents en les ciutats del futur
Esta investigació planteja integrar en l’arquitectura comunitats de bacteris com a components biològics intel·ligents. Ho fa aprofitant els avanços en biologia sintètica i en intel·ligència artificial.
Segons ha informat la institució científica, la integració de sistemes biològics en les infraestructures podria reduir el consum de recursos. També ajudaria a disminuir la producció de residus i les emissions contaminants d’edificis i ciutats.
El treball proposa integrar comunitats de bacteris conegudes com a ‘biofilms electroactivos’. Són comunitats de microorganismes capaces de generar electricitat a partir de matèria orgànica. La idea és incorporar-les en infraestructures domèstiques i urbanes i convertir l’arquitectura estàtica actual en estructures dinàmiques i autosuficients.
Els autors recorden que encara cal superar reptes científics i tecnològics importants. Tot i això, l’estudi planteja un canvi radical en la manera d’entendre l’arquitectura urbana i la seua relació amb l’entorn.
Bioenergia i intel·ligència artificial
Gràcies als avanços en biologia sintètica i en intel·ligència artificial, estos sistemes ja s’utilitzen en el tractament d’aigües residuals o en la producció de bioenergia. Ara poden ‘programar-se’ perquè actuen com a components biològics intel·ligents, semblants a transistors o circuits lògics, en lloc de limitar-se a funcionar com a simples catalitzadors.
‘Plantegem usar estos microorganismes no només com a ferramentes que fan una faena concreta, sinó com una tecnologia viva que pot processar informació, créixer, autorreparar-se i adaptar-se a l’entorn’, assegura Pablo Carbonell, investigador del CSIC en l’I2SysBio i un dels autors del treball.
Segons Carbonell, este és el canvi de paradigma que proposa l’estudi. Es tracta de transformar l’arquitectura i la tecnologia dels edificis, fins ara ‘estàtica’, en plataformes dinàmiques i autosuficients.
La vivenda com un organisme viu
Els investigadors han presentat el concepte de Cognitive Smart Living Home. Esta proposta replanteja la relació que tenim amb les nostres vivendes i les concep com un organisme viu, amb el seu metabolisme, funcions orgàniques i adaptació intel·ligent i eficient a l’entorn.
‘La Cognitive Smart Living Home replanteja la relació que tenim amb les nostres vivendes, concebudes com un organisme viu amb el seu metabolisme, funcions orgàniques i adaptació intel·ligent i eficient a l’entorn’, indica Carbonell.
Cognive Smart Living Home
Per aconseguir-ho, expliquen, cal dotar la vivenda d’una fisiologia pròpia. Esta fisiologia es basaria en sistemes modulars i escalables que funcionen com a teixits interconnectats. D’esta manera, integrarien, processarien i aprendrien de les dades de biosensat mitjançant estratègies híbrides de modelatge.
Els autors remarquen que la integració de sistemes biològics en infraestructures podria contribuir a reduir el consum de recursos. També ajudaria a minimitzar residus i a disminuir les emissions de CO₂ d’edificis i ciutats, i avançar així cap a una economia més circular i sostenible.
Entre els avanços més prometedors, el treball assenyala materials compostos avançats, substrats biodegradables, hidrogels funcionals i arquitectures modulars pensades per a un rendiment sostenible al llarg del temps.
El camí cap als sistemes biointel·ligents
L’equip de recerca analitza també els reptes que suposa traslladar estes innovacions, ara centrades en materials, a aplicacions comercialment viables. Entre els principals obstacles destaca la falta de maquinari estandarditzat i modular que permeta escalar estas tecnologies.
‘Estos sistemes de biofilms electroactivos s’utilitzen actualment a escala de laboratori, i l’absència d’una infraestructura escalable i interoperable ha impedit fins ara la seua adopció generalitzada’, recorda Jorge Barriuso, científic del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), que també participa en la proposta.
El treball subratlla que encara és necessari superar reptes científics i tecnològics importants. Entre ells, el disseny de comunitats microbianes estables, el control precís del flux d’electrons i el desenvolupament de models predictius basats en intel·ligència artificial.
Els investigadors conclouen que la superació d’estos desafiaments permetria avançar cap a una nova generació de sistemes biointel·ligents. A la llarga, també obriria el camí cap a una nova manera de dissenyar el nostre entorn, basada en les capacitats pròpies de la matèria viva.
En este treball participen també les universitats KU Leuven (Bèlgica) i Southampton (Regne Unit), junt amb els centres valencians implicats.
