Los írboles pueden transportar agua desde sus raí­ces, por todo el tronco, y hasta sus ramas y hojas mís altas, en las que, finalmente, el agua se evapora. Este sorprendente proceso de tecnologí­a punta natural ha sido emulado por cientí­ficos de la Universidad de Cornell, en Estados Unidos, que han conseguido crear, a partir de un sistema de microfluidos, el primer írbol sintético capaz de transportar agua.

Según publica la revista Technology Review, este írbol artificial supondrí­a una nueva forma de trasladar lí­quidos a través de grandes distancias sin necesidad de usar bombas mecínicas.

Los creadores de este sistema, Abraham Stroock, profesor de ingenierí­a biológica y quí­mica en Cornell, y el estudiante Tobias Wheeler desarrollaron el modelo utilizando hidrogel, que es un material que se usa en la fabricación de lentes de contacto.

Este compuesto polimérico tiene la capacidad de retener cantidades sustanciales de agua. Su consistencia es suave y elística, y sus propiedades son similares a las de los tejidos vivientes.

Imitación de la transpiración vegetal

Gracias a un tipo concreto de hidrogel, los cientí­ficos fabricaron un írbol que simula el proceso de transpiración y de acción capilar que permite a los írboles dirigir la humedad hacia arriba desde las raí­ces, y hasta las ramas mís altas.

La evaporación de las hojas es lo que tira del agua hacia arriba a través de la planta, en el proceso conocido como transpiración. Esta evaporación ocurre porque las plantas necesitan tomar del aire el dióxido de carbono necesario para realizar la fotosí­ntesis.

Cuando las hojas abren sus células para la difusión del CO2, el agua sale hacia fuera mucho mís rípido. La acción capilar, por su parte, es la elevación de los lí­quidos debida a la tensión superficial y a las fuerzas de cohesión y de adhesión.

Según explicaron los cientí­ficos en un artí­culo aparecido en Nature, el írbol sintético reproducirí­a, en definitiva, las principales caracterí­sticas de transpiración en las plantas.

Según informa la Universidad de Cornell en un comunicado, esta reproducción demuestra que la teorí­a de que la transpiración en írboles y plantas es un proceso puramente fí­sico, que no requiere energí­a biológica, podrí­a ser cierta.

En qué consiste

El írbol sintético, que en realidad no tiene la apariencia de un írbol natural, consiste en dos cí­rculos situados uno al lado del otro en el gel. Estí asimismo diseñado con canales de microfluidos uniformemente divididos en espacios, para imitar el sistema vascular de los írboles.

En la naturaleza, los írboles aprovechan el agua gracias a unos tejidos tubulares denominados xilemas, que son como cuerdas que tiran de dicha agua desde el suelo y la distribuyen hacia las hojas. El agua en el xilema es manipulada con presión negativa, en lo que se llama un estado metastable (entre vapor y lí­quido).

El xilema es, por tanto, el tejido leñoso capaz de conducir lí­quidos en las plantas vasculares. Junto con otro tejido vascular, el floema, forma de hecho una red continua que se extiende a lo largo de todo el organismo de la planta. El sistema ideado por Stroock y Wheler emula dicho tejido.

Esta imitación, inicialmente, no era problemítica ya que los capilares similares al xilema son relativamente fíciles de crear utilizando la microfabricación, explica la Universidad de Cornell. La dificultad radicó empero en la selección del material exacto para crear un sistema tan eficiente como el natural.

Tipo de material

En concreto, los cientí­ficos utilizaron un hidrogel de PHEMA (de polihidrixetilmetacrilato) para formar las membranas de la planta .

Este hidrogel tiene poros de escala nanométrica en los que se retiene el lí­quido, lo que provoca la acción capilar que genera la tensión en el agua.

Los investigadores sabí­an que cada uno de estos poros no podí­a medir mís de 10 nanómetros -un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro- o, de lo contrario, no podrí­an retener el lí­quido y el sistema entero se secarí­a a través de cada poro.

Así­, mimetizando los capilares del xilema en este hidrogel, los cientí­ficos pudieron crear presiones negativas de la magnitud de las observadas en los írboles, y de bombear agua a largas distancias, y a partir de fuentes parcialmente secas.

La fuerza con que el agua fue transportada fue varias veces mayor que la que se produce dentro de un írbol real.

Posibles aplicaciones

Según Stroock, el sistema del írbol artificial podrí­a usarse para mover lí­quidos pasivamente, sin necesidad de bombas mecínicas. En aplicaciones de transferencia de calor, podrí­a servir para enfriar pequeños dispositivos, como ordenadores portítiles, o dispositivos mayores, como vehí­culos o edificios.

Asimismo, se podrí­a utilizar también para reparar suelos degradados. Así­, en lugar de necesitar inundar estos suelos con agua para sacar de ellos los contaminantes, un írbol sintético podrí­a sacar directamente de los suelos el agua contaminada.

Por último, podrí­a servir para crear medios mís efectivos de extracción de agua de suelos con escasa humedad.