La Geometría del Origami Podría Hacer Escalable el Cultivo de Algas Marinas en Mar Abierto para la Captura de Carbono

KNOXVILLE, TN, 13 de octubre de 2026 /24-7PressRelease/ -- Un sistema de acuicultura modular inspirado en el origami podría ayudar a trasladar el cultivo de algas marinas a mar abierto, donde las fuertes corrientes y los escasos nutrientes limitan su escala. El Sistema de Acuicultura Inspirado en el Origami para Algas Marinas (Seaweed OAS, por sus siglas en inglés) utiliza una estructura de concha y núcleo para frenar el flujo local, proporcionar superficies de fijación y almacenar nutrientes de liberación lenta. En simulaciones, una unidad bajo corrientes de 2,0 m s⁻¹ produjo un volumen de crecimiento adecuado 17 veces mayor que una referencia esférica. Matrices optimizadas de seis unidades aumentaron el volumen adecuado por unidad en 2,1 veces. Los ensayos de laboratorio, en lago y en mar abierto respaldaron la estabilidad, y el mapeo global identificó 10.335 millones de hectáreas de aguas adecuadas. El diseño ofrece una ruta escalable para el secuestro de carbono por algas marinas.

La acuicultura de algas marinas es una solución climática basada en la naturaleza. Las macroalgas contribuyen con aproximadamente 1,5 petagramos de carbono (PgC) a la producción primaria neta anual global, y los sedimentos de las granjas pueden enterrar alrededor de 1,87 ± 0,73 toneladas de dióxido de carbono equivalente (CO₂e) por hectárea por año—aproximadamente el doble de la tasa de las áreas adyacentes no cultivadas. Sin embargo, la expansión en mar abierto está limitada por fuertes corrientes que impiden una fijación estable y destruyen las condiciones de baja velocidad necesarias para el crecimiento. Nutrientes como el nitrógeno, el fósforo y el hierro disuelto son demasiado diluidos para el cultivo a gran escala. Las plataformas existentes dependen de una infraestructura marina escasa o no pueden regular el flujo local. Con base en estos desafíos, se necesita investigación en profundidad para desarrollar estructuras escalables y de bajo costo que regulen el flujo, suministren nutrientes y soporten la fijación.

Investigadores de la Universidad de Zhejiang, con colaboradores de la Universidad de Guizhou y el Centro de Innovación de Ningbo, publicaron (DOI: 10.1016/j.ese.2026.100769) el estudio en línea el 28 de septiembre de 2026 en Environmental Science and Ecotechnology. El equipo diseñó el Sistema de Acuicultura Inspirado en el Origami para Algas Marinas (Seaweed OAS), ensamblado a partir de 12 unidades pentagonales variantes en una concha similar a un dodecaedro. Cada módulo combina una concha inspirada en el origami, un espacio interno para nutrientes, una bola de flotabilidad central y asientos de conexión. Utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD), pruebas de laboratorio y en lago, y un ensayo en mar abierto en la región de la Fosa de Filipinas, los investigadores evaluaron la regulación del flujo, la estabilidad y el potencial de despliegue global.

La geometría es el avance. Inspirados por el patrón tradicional chino huiwen (griego), los investigadores plegaron paneles planos en una unidad pentagonal variante de 25 lados. Doce unidades se ensamblan en una concha similar a un dodecaedro. La relación de escala adimensional φ = a/R, donde a es el radio del círculo auxiliar y R es el radio del círculo base, controla el plegado. Las simulaciones probaron valores de φ de 0,28 a 0,56; el diseño óptimo de una sola unidad fue φ = 0,36. Con un flujo de entrada de 2,0 m s⁻¹, produjo 2.607,7 cm³ de volumen de crecimiento adecuado, y el mejor resultado de una sola unidad alcanzó 2.791,6 cm³—17 veces una referencia esférica. El crecimiento adecuado se definió como velocidad en la dirección del flujo ≤0,5 m s⁻¹. En una disposición hexagonal de seis unidades con un espaciado de 0,35 m, el volumen adecuado total alcanzó 33.210,3 cm³ a 2,0 m s⁻¹, o 5.535,1 cm³ por unidad, 2,1 veces una unidad aislada. Los módulos se imprimieron en 3D con ácido poliláctico (PLA) y soportes de alcohol polivinílico (PVA) soluble en agua. Las pruebas de compresión dieron una carga máxima mínima de 11.693 N frente a una resistencia de arrastre máxima prevista de 39,9 N, un factor de seguridad de 293. En los ensayos en lago y en la Fosa de Filipinas, el sistema se mantuvo a flote y estable, incluso durante impactos de olas. El mapeo global estimó 10.335 millones de hectáreas—28,5% del océano global—como potencialmente adecuadas.

Los autores dijeron que el diseño convierte una antigua idea de plegado en una herramienta marina práctica. "Al remodelar el flujo alrededor de cada módulo, el sistema crea microhábitats tranquilos donde las algas marinas pueden fijarse y crecer, mientras que el mismo módulo almacena nutrientes de liberación lenta", dijeron. Añadieron que las interacciones cooperativas de estelas pueden amplificar el rendimiento: la matriz hexagonal optimizada permite que las unidades aguas arriba protejan a las unidades aguas abajo, aumentando el volumen de crecimiento adecuado por unidad. Sin embargo, advirtieron que los resultados del cultivo a largo plazo, el almacenamiento de carbono en aguas profundas y los efectos ecológicos de la degradación de materiales aún no se han verificado y requieren estudios de campo.

Si se valida en despliegues más prolongados, el Seaweed OAS podría apoyar el cultivo de algas marinas en mar abierto para alimentos, piensos, biomateriales y secuestro de carbono. Su diseño modular de concha y núcleo podría desplegarse sin infraestructura marina existente, y los módulos de conexión con degradación controlable podrían eventualmente permitir que el sistema se desintegre para que la biomasa rica en carbono se hunda en el océano profundo para almacenamiento a largo plazo. El mapeo global de idoneidad sugiere un vasto potencial en áreas marinas, aunque las rutas de navegación, la cobertura de hielo, la temperatura, las proporciones de nutrientes, la velocidad del flujo y las áreas marinas protegidas (AMP) deben guiar la ubicación. Los autores piden ensayos en mar abierto a largo plazo para cuantificar el crecimiento de las algas, la durabilidad estructural, la ecotoxicidad de los materiales y el destino y la persistencia del carbono secuestrado.

Referencias
DOI
10.1016/j.ese.2026.100769

URL de la fuente original
https://doi.org/10.1016/j.ese.2026.100769

Información de financiación
Este estudio fue financiado por el Programa Nacional de I+D Clave de China (2024YFC3714600, 2023YFE0113104), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 52130501, 52505289), el Plan de Investigación y Desarrollo "Spearhead" de la Provincia de Zhejiang (2024C03245), los Proyectos de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Guizhou (XKBF[2025]015 y BQW[2024]010), la Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Zhejiang/Proyecto de continuación para Científicos Jóvenes Distinguidos (LRG26D060001), y los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales (226-2025-00209).

Acerca de Environmental Science and Ecotechnology
Environmental Science and Ecotechnology (ISSN 2666-4984) es una revista internacional, revisada por pares y de acceso abierto publicada por Elsevier. La revista publica opiniones y investigaciones significativas en todo el espectro de la ecología y las ciencias ambientales, como el cambio climático, la sostenibilidad, la conservación de la biodiversidad, el medio ambiente y la salud, la catálisis/procesamiento verde para el control de la contaminación y la ingeniería ambiental impulsada por IA. El último factor de impacto de ESE es 14,3, según Journal Citation ReportsTM 2024.

Chuanlink Innovations, donde las ideas revolucionarias alcanzan su verdadero potencial. Nuestro nombre, arraigado en la esencia de la transmisión y la conexión, refleja nuestro compromiso de fomentar la innovación y facilitar el viaje de las ideas desde su inicio hasta su realización.

Enlace relacionado:
http://chuanlink-innovations.com

Descargo de responsabilidad: Esta traducción ha sido generada automáticamente por NewsRamp™ para 24-7 Press Release (colectivamente referidos como "LAS EMPRESAS") utilizando plataformas de inteligencia artificial generativas de acceso público. LAS EMPRESAS no garantizan la exactitud ni la integridad de esta traducción y no serán responsables por ningún error, omisión o inexactitud. La confianza en esta traducción es bajo su propio riesgo. LAS EMPRESAS no son responsables por ningún daño o pérdida resultante de tal confianza. La versión oficial y autoritativa de este comunicado de prensa es la versión en inglés.