Un estudio liderado por Pablo Carbonell, investigador del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas del área científico-académica del Parc Científic UV, propone integrar comunidades microbianas inteligentes en la arquitectura para avanzar hacia ciudades más sostenibles y autosuficientes
¿Y si los edificios del futuro fueran capaces de producir energía, gestionar residuos o adaptarse a las condiciones del entorno igual que lo hace un organismo vivo? Esta es la visión que plantea un equipo científico internacional liderado por Pablo Carbonell, investigador del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio, CSIC-Universitat de València), centro perteneciente al área científico-académica del Parc Científic de la Universitat de València (PCUV).
El trabajo, publicado en la revista científica Trends in Biotechnology, propone integrar en las infraestructuras urbanas comunidades de microorganismos conocidas como biofilms electroactivos, capaces de generar electricidad a partir de materia orgánica y de comportarse como componentes biológicos inteligentes gracias a los avances en biología sintética e inteligencia artificial.
La investigación ha sido desarrollada por un equipo multidisciplinar integrado por especialistas del I2SysBio, la KU Leuven (Bélgica), el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) y la Universidad de Southampton (Reino Unido).
Los biofilms electroactivos son comunidades de microorganismos capaces de generar electricidad a partir de materia orgánica y responder a estímulos del entorno
De edificios estáticos a infraestructuras vivas
La propuesta plantea un cambio de paradigma en la forma de concebir la arquitectura y la gestión de los recursos urbanos.
Actualmente, los biofilms electroactivos ya se emplean en aplicaciones relacionadas con el tratamiento de aguas residuales o la producción de bioenergía. Sin embargo, los avances recientes permiten imaginar un nuevo escenario en el que estos microorganismos puedan actuar como sistemas capaces de procesar información, responder a estímulos, crecer, autorrepararse y adaptarse a las condiciones cambiantes del entorno.
"Planteamos usar estos microorganismos no solo como herramientas que hacen una tarea concreta, sino como una tecnología viva que puede procesar información, crecer, autorrepararse y adaptarse al entorno", explica Pablo Carbonell, investigador del CSIC en el I2SysBio y uno de los autores del estudio.
Según los autores, esta aproximación permitiría sustituir progresivamente el modelo actual de edificios estáticos por estructuras dinámicas y autosuficientes capaces de interactuar con su entorno y gestionar recursos de forma inteligente.
La vivienda como un organismo vivo
Uno de los conceptos más innovadores que plantea la investigación es el de la Cognitive Smart Living Home, una vivienda concebida como un sistema vivo dotado de una especie de fisiología propia.
En este modelo, diferentes sistemas biológicos y tecnológicos funcionarían de forma integrada para monitorizar el entorno, procesar información y optimizar el uso de recursos como la energía, el agua o los residuos.
La investigación plantea integrar procesos biológicos en edificios para mejorar la eficiencia energética, reducir residuos y avanzar hacia modelos urbanos más sostenibles
"La Cognitive Smart Living Home replantea la relación que tenemos con nuestras viviendas, concebidas como un organismo vivo con su metabolismo, funciones orgánicas y adaptación inteligente y eficiente al entorno", señala Carbonell.
La propuesta contempla el desarrollo de sistemas modulares y escalables capaces de aprender a partir de datos obtenidos mediante biosensores y responder de forma autónoma a las necesidades del edificio y de sus ocupantes.
Menos emisiones y más sostenibilidad
La integración de sistemas biológicos en edificios e infraestructuras urbanas podría contribuir a reducir significativamente el consumo de recursos, minimizar la generación de residuos y disminuir las emisiones de dióxido de carbono asociadas a las ciudades.
Los investigadores consideran que estas tecnologías podrían desempeñar un papel relevante en la transición hacia modelos de economía circular, favoreciendo la creación de entornos urbanos más eficientes y sostenibles.
Entre las líneas de desarrollo más prometedoras destacan los materiales compuestos avanzados, los sustratos biodegradables, los hidrogeles funcionales y las arquitecturas modulares capaces de integrar procesos biológicos y tecnológicos en una misma infraestructura.
El concepto de vivienda biointeligente permitiría desarrollar infraestructuras capaces de aprender, adaptarse y gestionar recursos de forma autónoma
Los retos de una nueva generación de tecnologías vivas
Aunque las posibilidades son amplias, el estudio reconoce que todavía existen importantes desafíos científicos y tecnológicos antes de que estas soluciones puedan incorporarse de forma generalizada a edificios y ciudades.
Entre ellos figuran el diseño de comunidades microbianas estables, el control preciso de los procesos electrobiológicos, el desarrollo de hardware escalable e interoperable y la creación de modelos predictivos basados en inteligencia artificial capaces de gestionar sistemas biológicos complejos.
A pesar de estas limitaciones, los autores consideran que la convergencia entre disciplinas como la electrobiología, la biología sintética, la bioelectrónica y la arquitectura abre la puerta a una nueva generación de tecnologías biointeligentes capaces de transformar la forma en que diseñamos y habitamos nuestros entornos urbanos.
Fuente: I2SysBio