Estados Unidos. Un equipo de investigación estudia moléculas biológicas utilizadas por otros seres vivos para sobrevivir a temperaturas bajo cero. El estudio está dirigido por la Universidad de Michigan.
El proyecto incluye investigadores de Raytheon Technologies, la Universidad Estatal de Dakota del Norte y la Universidad de Minnesota. El proyecto está financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
Rociar aviones con líquidos descongelantes garantiza que los vuelos en invierno sean seguros. Pero las sustancias químicas contenidas en esos fluidos son tóxicas y también pueden contaminar las vías fluviales. Los investigadores recibieron una financiación de 11,5 millones de dólares para el proyecto.
“Durante los últimos siete u ocho años, mi grupo ha estado fabricando superficies que tienen muy baja adherencia al hielo. Estos revestimientos antihielo pueden resultar muy útiles para diversas aplicaciones. Incluye turbinas eólicas, líneas eléctricas o alas de avión”, dijo Anish Tuteja, investigador principal del proyecto. También es profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Michigan.
“Sin embargo, para muchas otras aplicaciones, sería beneficioso eliminar por completo la formación de hielo. Hasta ahora, prevenir la formación de hielo durante horas y horas en condiciones de congelación ha sido un gran desafío”, continuó Tuteja.
El proyecto tiene como objetivo encontrar moléculas que puedan usarse para manipular el hielo y la nieve de varias maneras. Esto incluye cambiar la temperatura a la que el agua se congela, aumentar y disminuir la fuerza con la que el hielo se adhiere a las superficies. Esto también incluye cambiar la estructura del hielo formado e inhibir o estimular el crecimiento de cristales de hielo en las superficies.
Para alcanzar sus objetivos, el equipo de investigación busca inspiración en plantas, animales y microbios. Muchos organismos producen moléculas que les permiten sobrevivir congelados o evitar que sus cuerpos se congelen.
Otros organismos producen moléculas que “nuclean hielo”. Estimula la formación de hielo a temperaturas más cálidas de lo habitual.
La bacteria Pseudomonas syringae produce proteínas nucleadoras de hielo para congelar las hojas de las plantas. El hielo ayuda a descomponer las células vegetales para que la bacteria pueda acceder a los nutrientes del interior.
Los investigadores crearon y mezclaron las moléculas naturales en el laboratorio. Esperaban encontrar alternativas menos tóxicas y biodegradables a los químicos descongelantes actuales, así como a los cócteles moleculares. Esto podría permitir tecnologías completamente nuevas.
"Si se combinan las moléculas en las proporciones correctas, el punto de congelación puede disminuir más de lo que podría alcanzar cada molécula individualmente", afirmó Tuteja.
Cuando se parte incluso de un pequeño subconjunto de moléculas conocidas, el número de combinaciones y proporciones posibles puede resultar difícil de manejar. El equipo de investigación debe medir la eficacia de más de 5.000 moléculas diferentes formadoras de hielo y anticongelantes durante el primer año del proyecto. Ese número podría duplicarse o triplicarse a medida que avance el proyecto.
Para estudiar rápidamente estas combinaciones moleculares, el equipo planea construir una plataforma automatizada para determinar las temperaturas de congelación de hasta 1.500 muestras por día. El equipo espera limitar su búsqueda a las 30 moléculas candidatas más prometedoras. Esto es para estudio adicional al final de su primer año.
