La ciencia ya conoce la clave para construir rascacielos de madera

Un estudio publicado en la revista Nature Communications, conducido por científicos de las universidades de Warwick y Cambridge, explica cómo los azúcares en células vegetales se unen entre sí para formar materiales fuertes e indigeribles.

Así, moléculas 10.000 veces más delgadas que un cabello humano podrían encerrar la clave para erigir rascacielos de madera y producir de manera más eficiente papel a partir de la pulpa de este material.

Dos de las más grandes y comunes de estas moléculas —o "polímeros"— son la celulosa y el xilano, presentes en las paredes celulares de materiales como la madera. Su interacción juega un papel clave en la determinación de la resistencia de materiales vegetales en su estado natural.

La forma en que se da esta interacción venía siendo un misterio para la ciencia: el xylan es un polímero largo y sinuoso, y su unión con las moléculas de celulosa, más bien gruesas y con forma de barra, no era una obviedad de fácil explicación.

Paul Dupree del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, quien dirigió la investigación, señala que pudo hallar con su equipo que la celulosa induce al xilano a desenroscarse y enderezarse, permitiendo que se adhiera a la molécula de celulosa y actúe como pegamento, creando estructuras muy fuertes.

El descubrimiento gracias a que hace varios años el mismo equipo de investigación que las decoraciones en xilano —estructuras secundarias en sus paredes— solo pueden darse en moléculas de azúcar alternas dentro del polímero, lo que significa que las decoraciones solo aparecen en un lado del xilano.

Para explorar esto con más detalle, usaron una técnica de resonancia magnética nuclear de estado sólido (ssNMR), que se basa en la misma física que los escáneres de hospitales, para revelar estructuras a nanoescala. "Al estudiar estas moléculas, pudimos ver por primera vez cómo la celulosa y el xilano se entrecruzan y por qué esto hace que estas paredes celulares fuertes", señal Dupree.

Este entendimiento podría ser clave también para procesar plantas para usarlas como biocombustibles o alimento para animales. "La producción de papel requiere enormes cantidades de energía para este proceso. Una mejor comprensión de la relación entre la celulosa y el xilano podría ayudarnos a reducir enormemente la cantidad de energía necesaria”. Asimismo, se abre la oportunidad para no solo descomponer sino endurecer más aún materiales vegetales. Ya hay planes para construir casas en el Reino Unido de manera más sostenible utilizando madera, y Paul Dupree está involucrado en el Centro de Innovación de Materiales Naturales de la Universidad de Cambridge, que está estudiando si edificios como rascacielos podrían ser construidos con madera modificada.

Hans Huerto

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