Irvine (California).- Un equipo internacional de científicos ha desarrollado una innovadora tecnología que convierte orina humana en hidroxiapatita (HAp), un biomaterial con amplio potencial comercial y aplicaciones en medicina, arqueología y sostenibilidad ambiental.
Liderado por investigadores de la Universidad de California, Irvine, y con colaboración de instituciones de Japón y otros estados de Estados Unidos, el estudio ha sido recientemente publicado en Nature Communications y promete revolucionar tanto el tratamiento de aguas residuales como la producción de materiales biocompatibles.
La hidroxiapatita es una forma de fosfato de calcio que se encuentra de forma natural en huesos y dientes. Su producción sintética es altamente demandada en campos como la ortopedia, la odontología y la restauración de artefactos históricos.
Según las estimaciones del mercado, su valor podría superar los 3.500 millones de dólares para el año 2030. Esta nueva técnica no solo permite fabricar el material de manera eficiente y económica, sino que además aborda un problema ambiental: la presencia de orina humana en las corrientes de aguas residuales, la cual contribuye al deterioro de ecosistemas acuáticos.
La clave del proceso es una levadura modificada genéticamente, bautizada como «osteoyeast», diseñada para imitar la función de las células osteoblastas presentes en mamíferos. Estas células naturales son responsables de extraer fosfato de calcio de los fluidos corporales para producir HAp. Sin embargo, por su fragilidad y limitaciones técnicas, no son viables para una producción industrial.
En cambio, la osteoyeast utiliza enzimas para descomponer la urea presente en la orina, elevando el pH del medio e induciendo la formación de microcavidades en las que se acumulan calcio y fosfato. Estos elementos luego son secretados y cristalizados en hidroxiapatita.
David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en UC Irvine y uno de los coautores del estudio, destaca que el proceso tiene una doble ventaja.
«Por un lado, ayuda a eliminar la orina de los flujos de aguas residuales, reduciendo la contaminación ambiental y el exceso de nutrientes; por otro, produce un material con gran valor comercial que puede ser utilizado en diversas aplicaciones».
El sistema desarrollado es notable por su eficiencia: puede generar hasta un gramo de hidroxiapatita por litro de orina en menos de 24 horas. Además, su escalabilidad lo hace ideal para su implementación en contextos industriales sin requerir costosas infraestructuras.
«El uso de levadura como base —similar a la que se utiliza en procesos de fermentación como la producción de cerveza— implica que se puede aplicar en grandes tanques y a bajas temperaturas, lo cual es económico y accesible incluso en países en vías de desarrollo», explicó Kisailus.
El impacto potencial va más allá del ámbito médico. La hidroxiapatita producida con esta tecnología es ligera pero resistente, lo que la convierte en una posible alternativa renovable a materiales como plásticos y ciertos componentes de construcción.
Esto abre la puerta a nuevas formas de reutilización de residuos humanos para la fabricación de materiales funcionales, biodegradables y con baja huella ecológica.
Kisailus también adelantó que el equipo de investigación trabaja en nuevas aplicaciones basadas en esta misma plataforma biológica. Junto con Yasuo Yoshikuni del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, están trabajando en el desarrollo de materiales útiles para aplicaciones de energía. Esto lo logran combinando una levadura modificada con técnicas avanzadas de impresión 3D y diseño de estructuras.
El proyecto ha recibido apoyo financiero del Departamento de Energía de Estados Unidos, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, reflejando el interés estratégico en soluciones que abordan simultáneamente retos ambientales, tecnológicos y de salud.
Esta investigación muestra cómo la ciencia puede convertir un desecho común y problemático en un recurso útil. Esto se logra al usar biología sintética, ingeniería de materiales y prácticas sostenibles. Convertir la orina en soluciones médicas podría dejar de ser una idea marginal para convertirse en una realidad clave en el futuro de la biofabricación.
