Según EU Science Hub, Los fenómenos meteorológicos extremos cada vez más frecuentes causarán un daño cada vez mayor a la infraestructura. con pérdidas estimadas en 20 000 millones de euros anuales para 2030. Estas amenazas urgentes ponen de relieve la necesidad de nuevas respuestas al problema de la estabilización del suelo.

Los científicos del Laboratorio de Mecánica de Suelos (LMS) de EPFL han desarrollado una serie de soluciones sostenibles, incluido uno que utiliza el metabolismo enzimático. Aunque estos métodos funcionan para una amplia gama de tipos de suelo, son considerablemente menos eficaces cuando se trata de suelos arcillosos. En un artículo publicado hoy en Informes científicos , el equipo demuestra cómo se pueden mejorar las reacciones químicas mediante el uso de un sistema similar a una batería para aplicar corriente eléctrica.

Recientemente se ha sugerido un nuevo tipo de biocemento, producido in situ ya temperatura ambiente, como un método prometedor para estabilizar varios tipos de suelo. El método aprovecha el metabolismo bacteriano para producir cristales de calcita que unen de forma duradera las partículas del suelo. Este proceso biogeoquímico es energéticamente eficiente y rentable, y podría implementarse rápidamente en los próximos años. Pero como es necesario impregnar el suelo para que el método funcione, es menos adecuado para suelos arcillosos de baja permeabilidad. Ahora, el equipo de LMS ha desarrollado y probado con éxito una alternativa viable, que implica la aplicación de corriente eléctrica mediante electrodos hundidos.

"Nuestros hallazgos muestran que este sistema geoelectroquímico influye en las etapas clave del proceso de calcificación, especialmente la formación y crecimiento de los cristales que unen el suelo y mejoran su comportamiento, "dice Dimitrios Terzis, científico de LMS y uno de los coautores del artículo.

El biocemento se forma introduciendo especies químicas en el suelo. Estos incluyen iones de calcio y carbonato disueltos, que llevan cargas opuestas. Los ánodos y cátodos hundidos se utilizan para crear un campo eléctrico, de la misma manera que una batería gigante. La corriente obliga a los iones a moverse a través del medio de baja permeabilidad, donde se cruzan, se mezclan y eventualmente interactúan con las partículas del suelo. El resultado es el crecimiento de minerales de carbonato, que actúan como enlaces o "puentes" que mejoran el rendimiento mecánico y la resistencia de los suelos.

El papel, que establece los hallazgos del equipo al observar y medir la calidad de estos puentes minerales, allana el camino para futuros desarrollos en el campo. Más pruebas, a diferentes escalas, son necesarios antes de que la tecnología se pueda aplicar en el mundo real. La investigación se llevó a cabo en el marco de una subvención avanzada del Consejo Europeo de Investigación (ERC) 2018-2023 otorgada al profesor Lyesse Laloui, quien dirige el LMS y es coautor del artículo. El proyecto tiene tres verticales, Apuntar a la comprensión de los mecanismos fundamentales que ocurren a escala de partículas de suelo (microescala), la caracterización avanzada de comportamientos mecánicos a escala de laboratorio, y el desarrollo y demostración a gran escala de sistemas innovadores en entornos naturales. En julio de 2020, el mismo equipo de investigación obtuvo una subvención adicional de prueba de concepto de ERC para acelerar la transferencia de tecnología a aplicaciones industriales.

En el pasado, los suelos fueron tratados únicamente como una mezcla de tierra sólida, aire y agua. Según los coautores, Esta investigación destaca cómo los enfoques interdisciplinarios, es decir, basarse en conceptos de la biología y la electroquímica e incorporar avances y mecanismos de otros campos científicos puede abrir nuevos caminos emocionantes y producir beneficios significativos.