MicroMg, nuevas funcionalidades en recubrimientos arquitectónicos

¿Puede una pintura contribuir a modificar la concentración de CO2 en interiores? Un estudio desarrollado por Carla García-Sanz y José M. Palomo, investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Madrid, analiza esta posibilidad mediante un aditivo basado en fosfato de magnesio. El trabajo combina síntesis de materiales, caracterización físico-química y aplicación en superficies reales para evaluar su comportamiento en pintura. Los resultados describen un sistema con actividad frente al CO2 en condiciones ambientales y aportan una base experimental para el desarrollo de recubrimientos arquitectónicos con nuevas propiedades.

El estudio aborda la obtención de un material microestructurado de fosfato de magnesio —denominado MicroMg— mediante un proceso de síntesis bioinducida en el que una lipasa actúa como elemento estructurante. La reacción se lleva a cabo a partir de una sal de magnesio en tampón fosfato a pH neutro, bajo condiciones de temperatura ambiente y agitación controlada, seguida de etapas de lavado y liofilización. Este procedimiento permite obtener un sólido con estructura definida sin necesidad de condiciones energéticas intensivas, lo que resulta relevante desde el punto de vista de su posible escalabilidad.

La caracterización del material se realiza mediante técnicas complementarias. La difracción de rayos X confirma la presencia de Mg₃(PO₄)₂ como fase cristalina principal, mientras que la espectroscopía infrarroja y el análisis por XPS aportan información sobre la composición química y el estado de los elementos presentes. A ello se suman observaciones mediante microscopía electrónica, que muestran una morfología bien definida de tipo cúbico–octaédrico, con dimensiones del orden de 1,5 × 2,4 micrómetros.

Esta escala micrométrica sitúa el comportamiento del material en un rango intermedio dentro de los aditivos utilizados en pintura. No se trata de un nanomaterial, lo que reduce determinadas implicaciones asociadas a este tipo de partículas, pero tampoco de un extensor convencional, ya que incorpora una funcionalidad química específica que condiciona su interacción con el entorno y con la matriz del recubrimiento.

Los ensayos en fase líquida constituyen el primer nivel de evaluación del material. En estos experimentos, MicroMg se pone en contacto con agua saturada en CO2 en condiciones ambientales, lo que permite analizar su capacidad de transformación en un entorno controlado. Los resultados muestran una conversión del CO2 disuelto próxima al 97% en 30 minutos cuando se emplean 20 mg de material, con una tasa de reacción que los autores expresan mediante un valor de TOF de 16 h?¹ bajo las condiciones definidas en el estudio.

El producto mayoritario de esta transformación es el bicarbonato, con concentraciones que alcanzan aproximadamente 265 ppm en los ensayos descritos. Junto a este compuesto, se detectan cantidades menores de ácido fórmico y metanol, cuya presencia se incrementa con el tiempo de reacción. A escalas temporales más prolongadas, el sistema alcanza niveles de conversión que los autores describen como completos dentro de las condiciones experimentales.

La evolución de los productos sugiere una secuencia de transformación en la que el CO2 disuelto se hidrata y se convierte en especies carbonatadas, con posibles etapas posteriores que conducen a compuestos más reducidos. Este comportamiento, observado en un medio donde el agua actúa como componente mayoritario, sitúa la disponibilidad de humedad como un factor directamente relacionado con la actividad del material.

Representación esquemática del micromaterial de magnesio recubierto de superficie propuesto en este trabajo para la transformación del CO2.

Una vez caracterizado el comportamiento en fase líquida, el estudio traslada el material a un sistema de pintura. MicroMg se dispersa en una emulsión acuosa y se incorpora a la formulación en concentraciones comprendidas aproximadamente entre 174 y 700 ppm en la mezcla final aplicada. Las pinturas resultantes se aplican sobre superficies de pared mediante brocha, con un tiempo de secado de 24 horas antes de su evaluación.

Las probetas se introducen en una cámara sellada equipada con un sensor de CO2, lo que permite monitorizar la evolución de la concentración en fase gas. En condiciones iniciales de aproximadamente 800–900 ppm, las superficies pintadas muestran una reducción global en torno al 30% tras 24 horas, independientemente de la concentración de aditivo dentro del rango evaluado.

El estudio analiza también el comportamiento a tiempos más cortos. A las seis horas, las formulaciones con menor contenido de MicroMg presentan una reducción de CO2 más elevada que las de mayor concentración, lo que indica diferencias en la cinética inicial del sistema. Este resultado sugiere la existencia de factores relacionados con la dispersión o la accesibilidad del material en la superficie del recubrimiento.

El trabajo examina el efecto de variables directamente asociadas a la aplicación del recubrimiento. El incremento de la superficie pintada, pasando de 24 a 35 cm² en las probetas ensayadas, produce un aumento de la conversión de CO2 hasta valores cercanos al 50% en el mismo intervalo de 24 horas.

De forma paralela, la aplicación de una segunda capa sobre la misma superficie incrementa la conversión hasta aproximadamente el 42%, lo que permite relacionar el comportamiento del sistema con el espesor de película y la cobertura efectiva del recubrimiento. Estos resultados ponen de manifiesto que la cantidad de superficie activa expuesta y la continuidad del material en el soporte influyen directamente en la capacidad de transformación observada.

El estudio expresa estos efectos también en términos de tasas de transformación en ppm por hora, lo que aporta una referencia cuantitativa sobre la evolución del sistema en función de las condiciones de aplicación.

El análisis incluye ensayos realizados a concentraciones iniciales de CO2 de aproximadamente 1.500 ppm, superiores a las habituales en interiores pero relevantes para evaluar el comportamiento del sistema en situaciones de acumulación. En estas condiciones, las superficies tratadas muestran una conversión cercana al 52% tras 24 horas, que aumenta hasta alrededor del 61% a las 48 horas y se estabiliza en torno al 63% a las 72 horas.

La evolución temporal de estos resultados indica una disminución progresiva de la velocidad de transformación, lo que los autores asocian a la ocupación de la superficie activa por productos de reacción. Este fenómeno se describe como un proceso de saturación que limita la conversión adicional a medida que avanza el tiempo de exposición.

Las superficies pintadas se someten a varios ciclos de lavado con agua, seguidos de secado, para evaluar la persistencia de la actividad del material. Tras tres ciclos, el sistema mantiene aproximadamente el 90% de su eficiencia inicial en las condiciones de ensayo descritas.

La estabilidad del sólido se verifica mediante análisis estructurales posteriores a su uso, que confirman la conservación de la fase cristalina identificada inicialmente. Este resultado permite describir el comportamiento del material dentro del recubrimiento como estable desde el punto de vista estructural en las condiciones evaluadas.

El estudio describe un sistema que combina la capacidad de transformar CO₂ en condiciones ambientales con su integración en un recubrimiento aplicado sobre superficies arquitectónicas. Esta doble característica permite situar el desarrollo dentro del ámbito de los materiales activos orientados a la calidad del aire interior.

La incorporación del aditivo en concentraciones reducidas, del orden de centenas de partes por millón, permite evaluar su comportamiento sin modificar de forma significativa la formulación base de la pintura. Este aspecto resulta relevante desde el punto de vista de compatibilidad con sistemas existentes y de mantenimiento de propiedades habituales del recubrimiento.

Asimismo, el trabajo establece relaciones entre variables de síntesis, formulación, aplicación y condiciones de ensayo, lo que configura un conjunto de datos experimentales que pueden servir de referencia para el desarrollo de nuevos sistemas de pintura con propiedades específicas frente a gases presentes en el entorno interior.

Aunque tiene un alto potencial en el sector de la pintura y los recubrimientos arquitectónicos, el estudio aún se encuentra en fase preindustrial y señala diversos aspectos que requieren un desarrollo adicional para su aplicación en productos comerciales. Entre ellos, la definición de metodologías de ensayo que permitan cuantificar la eliminación de CO2 en condiciones de flujo de aire y establecer métricas comparables entre distintos sistemas.

También se identifica la necesidad de evaluar el comportamiento del recubrimiento mediante ensayos estandarizados de durabilidad, como los relacionados con resistencia al frote húmedo, así como de analizar su comportamiento en condiciones ambientales variables, en particular en función de la humedad relativa y la ventilación.

A estos aspectos se suman cuestiones relacionadas con la formulación y el proceso industrial, como la dispersión del aditivo en la matriz polimérica, su interacción con otros componentes del sistema de pintura y las consideraciones asociadas al uso de elementos enzimáticos en su síntesis.

Si estas líneas de desarrollo alcanzan su validación en condiciones reales de uso, el enfoque descrito en el estudio permitiría ampliar el alcance funcional de los recubrimientos arquitectónicos más allá de sus prestaciones tradicionales. Ante la creciente preocupación por la calidad del aire interior de los edificios, MicroMg abre nuevas vías para que la envolvente construida deje de ser un límite pasivo y se convierta en un elemento vivo capaz de interactuar con el CO2 y mejorar el ambiente interior, favoreciendo espacios habitados más salubres que no solo protegen, sino que también cuidan de quienes los ocupan.

Referencia bibliográfica

García-Sanz, C.; Palomo, J. M. “MicroMg as a biohybrid magnesium phosphate material for CO2 conversion and application in architectural coatings”. ACS Applied Energy Materials, 2026, 9(4), 2248–2256. DOI: 10.1021/acsaem.5c03841