Una telaraña más resistente que el acero
Un equipo de la Escuela de Caminos comprueba la extraordinaria resistencia de los hilos generados por 30 arácnidos
El Zoo alberga un equipo muy especial llegado a Madrid de las huertas de Valencia, Alicante y Murcia. El grupo está formado por una treintena de individuos de ambos sexos. Casi todos son bastante feos y algo peludos. Pero en conjunto son altamente laboriosos. Por serlo, trabajan sin parar en unas prácticas universitarias. Sus miembros son colaboradores forzosos de la Universidad Politécnica de Madrid. No recibirán de ésta diplomatura, ni graduación alguna, ni título que les acredite por su abnegada entrega diaria y gratuita. Pero su trabajo en equipo, iniciado en 1997, comienza a cosechar resultados de gran alcance. ¿Quiénes componen ese equipo?
Se trata de un colectivo de arañas de la especie argyope, de las familias bruennichi, lobata y trifasciata. Su tamaño puede alcanzar hasta los cinco centímetros. Alimentadas con grillos y alojadas en el zoológico por un equipo humano dirigido por Sandro Alviani, son suavemente ordeñadas en la Escuela de Ingenieros de Caminos y cumplen una función crucial para el estudio de las propiedades mecánicas de la tela que ellas mismas, las arañas, segregan desde sus vientres rayados.
La biomimética trata de reproducir los procesos naturales para conseguir calidad y ahorrar energía
El experimento forma parte de algunos de los esfuerzos científicos que la Universidad Politécnica de Madrid despliega en sus laboratorios.
Concretamente, se trata de la sala de ensayos del departamento de Ciencia de los Materiales de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, situado en el primer sótano de un elevado edificio emplazado frente al palacio de la Moncloa, junto a la carretera de A Coruña. Es uno de los más eficientes de España.
El departamento fue creado por Manuel Elices, menorquín de 64 años, catedrático de esa disciplina en la Escuela de Caminos, físico y académico de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Con los profesores José L. Pérez Regueiro y Gustavo Guinea, más una decena de entusiastas estudiantes, Manuel Elices supervisa hasta el detalle más nimio del comportamiento físico de las hilaturas fabricadas por las arañas.
Para conseguir que generen su tela, las arañas son introducidos en bolsitas de plástico con una perforación por donde sueltan su hilo; éste es inmediatamente marcado con cinta aislante y de él primero se estira y luego se pliega mediante una microbobinadora construida en el mismo laboratorio de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos.
Los hilos de la tela de araña así obtenidos son sometidos a una sistemática ronda de experimentos. Las pruebas van encaminados a averiguar su resistencia, deformabilidad, consistencia, durabilidad y soportabilidad a los cambios de temperaturas, de humedad y otras variables físicas.
Los primeros resultados atesorados tras su observación han puesto de manifiesto que las telas examinadas están construidas de un tejido orgánico a base de cadenas de proteínas que componen conjuntos de polímeros muy resistentes. Tienen forma de cordel y poseen dos vetas de un diámetro pequeñísimo, unas tres micras. El diámetro de un cabello humano mide entre 70 y 100 micras, aproximadamente. 'La resistencia de esos hilos fabricados de manera natural por la araña es diez veces superior a la de los aceros más resistentes de cuantos se conocen e, incluso, superan en algunas cualidades a las de la fibra orgánica llamada kevlar 49, de la casa Dupont, empleada en la fabricación de chalecos antibala', explica el profesor Manuel Elices. Este material es utilizado en los trajes de los desactivadores de explosivos.
'La tensión que puede soportar un simple hilo de araña', subraya, 'es de entre uno y dos millones de pascales, unidades de tensión que resultan de dividir la fuerza por la superficie', añade el catedrático.
Este tipo de experimento obedece a una corriente científica conocida como biomimética. Consiste en la imitación en laboratorio, con posterior aplicación industrial, de algunos procesos biológicos para reproducir a escala su metodología mediante el examen de los conocimientos que la Naturaleza, a través de aquélla, nos brinda.
Las consecuencias ecológicas de estos hallazgos pueden ser extraordinarias. 'Hagánse la idea de que un caracol, por ejemplo, construye su caparazón, que es una suerte de hormigón natural, a base de elementos normales que encuentra en su camino. Para ello no necesita la cantidad de energía que el cemento industrial precisa', detalla el profesor Elices. 'Si logramos imitar esos procesos y culminarlos, ahorraremos mucha energía de la que ahora gastamos y reduciremos sustancialmente el coste ecológico, tan elevado, que pagamos ahora', señala Elices.
Cuarenta siglos de sabiduría
La princesa china Xi Ling Shi caminaba con una taza de té en su mano bajo un paseo de moreras, de cuyas hojas se alimenta el gusano de seda. De pronto, un capullito cayó súbitamente desde el árbol hasta el líquido hirviente que la princesa bebía. El capullo comenzó a soltar su hilo. Ella quedó fascinada por la consistencia del tejido surgido. Aquel fue el origen remoto de la biomímesis. Desde entonces, hace cuarenta siglos, se conoce la posibilidad de producir seda de gusanos alimentados con hoja de morera, a base de la aplicación gradual de calor. Cada capullito está formado por dos kilómetros de hilo. Un kimono puede llevar hasta 600 kilómetros de hilo de seda.
De la tela de araña, sin embargo, se conocen sus propiedades tan sólo desde el primer tercio de este siglo. 'La telaraña es, posiblemente, la fibra natural de más altas prestaciones mecánicas', explica el profesor Elices.
La tensión de rotura, que mide la fuerza de ruptura dividida por la sección del hilo de la especie araneus gemmoides, puede alcanzar hasta 4.000 megapascales, mientras que para el acero y el kevlar 49 Dupont no supera los 3.000. Lamentablemente, los gusanos de seda pudieron ser domesticados, pero no así las arañas. Sus costumbres solitarias y predadoras las hacen insociables, explica el profesor Elices en un memorándum dirigido a la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.
Las arañas laborantes de la Politécnica fabrican hilos que les nacen de media docena de glándulas del quicio inferior de su cefalotórax, por donde segregan un material viscoso. Las retículas que tejen son de hasta seis clases, pero principalmente de dos: una estructural, radial y seca, por la que se desplaza la araña; y otra, de círculos concéntricos, impregnada por una sustancia pegajosa que retiene todo cuanto en ella cae. Así caza otros insectos. La araña se envuelve en un jabón que le impide quedar atrapada en su propia red. Las redes poseen propiedades antisépticas, antibacterianas y fungicidas. Por ello han sido utilizadas como eficaces vendas de heridas sangrantes, pese a la repugnancia que la telaraña suele causar al tacto.
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