jul 31

Bactérias que curam o concreto!

Nós do CnB já destacamos o papel das bactérias na indústria de alimento, farmacêutica, médica, de cosméticos e ambiental. Em um futuro próximo, elas também poderão ser utilizadas na indústria da construção! Não, não vamos escravizar bactérias para que elas construam arranha-céus, mas elas poderão ser úteis para preservar construções e até evitar que prédios inteiros desabem!

 

O concreto é um dos principais materiais utilizados em construções e é composto por uma mistura de cimento, areia, água e brita. O cimento já é um velho conhecido da humanidade: os egípcios utilizaram na construção das pirâmides uma espécie de gesso calcinado; os gregos e romanos utilizaram uma massa composta de cinzas vulcânicas e água para construir seus templos.

Embora o concreto utilizado atualmente seja extremamente resistente, em algum momento ele irá rachar, não importando como a mistura tenha sido feita. Não é difícil encontrar construções com rachaduras. Se você olhar à sua volta nesse exato momento, pode ser que você encontre uma ou outra fenda. Essas rachaduras são causadas por ações químicas – corrosão – e físicas – o peso da própria estrutura. Pode ser que água penetre por esses pequenos espaços, causando infiltrações e fragilizando a construção, o que pode causar até mesmo o total colapso da estrutura.

Foi pensando nesse problema que o Prof. Henk Jonkers, da Delft University of Technology, na Holanda, desenvolveu o bio-concreto. O bio-concreto é exatamente igual ao concreto utilizado nas construções atuais, mas conta com dois ingrediente a mais: lactato de cálcio e… bactérias!! Sim, além de produtoras de chocolates, café e antibióticos, existem bactérias construtoras!

O Prof. Jonkers demonstrou que as bactérias que ele isolou são capazes de reparar o concreto danificado. Veja as imagens abaixo que foram fotografadas com o auxílio de um microscópio, mostrando que as bactérias foram capazes de reparar uma fenda que, inicialmente, tinha o diâmetro de uma agulha.

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Incrível, não? Mas como isso acontece? Quando as bactérias “percebem” que elas têm que reparar o concreto?

Lembre-se de que bactérias são microrganismos que habitam a Terra há muito mais tempo que todos nós. Elas se adaptaram a TODOS os tipos de ambiente; inclusive, quando as condições de vida se tornam insuportáveis, algumas bactérias têm a capacidade de mudar completamente seu estilo de vida para a forma de esporos.


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Musarabica explica: Esporos bacterianos

Quando as condições ambientais são favoráveis para o crescimento bacteriano, o estado vegetativo é o que prevalece. As bactérias crescem e se multiplicam sem muitos problemas nesse momento de suas vidas. Por outro lado, quando o ambiente ameaça a sobrevivência dessas bactérias, elas sentem isso e começam a formar os esporos, que são camadas que protegem as bactérias de estresses químicos – pH alto – e físicos – alta temperatura. Nessa fase esporulada, as bactérias praticamente cessam seu metabolismo e o crescimento bacteriano não ocorre. Essa forma de vida da bactéria pode durar muitos anos até que o ambiente se torne favorável novamente. A imagem abaixo mostra a bactéria Clostridium botulinum na forma vegetativa, de esporos e até algumas em fase de esporulação.

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Esporulação de Clostridium botulinum. Modificado de https://pt.wikipedia.org/wiki/Botulismo

 


 

O Prof. Jonkers precisava desenvolver um bio-concreto que apenas se curasse quando houvesse a necessidade e permanecesse dormente enquanto não houvessem rachaduras na estrutura. Pois bem, para isso, ele colocou as bactérias dentro de microcápsulas biodegradáveis já na forma de esporos para sobreviver à falta de nutrientes e ao elevado pH do concreto. O professor também colocou lactato de cálcio nessas cápsulas, que servirá de alimento quando as bactérias voltarem ao estado vegetativo, já que depois de um longo período de dormência, as bactérias acordam com fome, muita fome!

Essas microcápsulas biodegradáveis foram adicionadas à mistura do concreto, dando origem ao bio-concreto. Eventualmente, quando o bio-concreto rachar, a água poderá penetrar pelas fendas e degradar as cápsulas. As bactérias irão germinar e se alimentar do lactato! Fazendo isso, elas irão liberar o cálcio, que se combina com íons de carbonato – já presente no concreto – e formarão o calcário, que por fim se precipita e fecha a rachadura! As bactérias novas voltam a formar esporos e o ciclo é reiniciado! Genial!

Quer dizer que teremos que pôr tudo abaixo e começar a construir do zero com bio-concreto?

Ou isso, ou podemos utilizar um spray contendo apenas água, bactérias e o lactato de cálcio, que também foi inventado pelo Prof. Jonkers.

Esse spray pode ser borrifado na superfície de estruturas já danificadas e os resultados serão os mesmos! O spray pode também servir como “refil” de bactérias e lactato de cálcio para o bio-concreto.

As bactérias utilizadas nesse estudo são Bacillus pseudofirmu e Sporosarcina pasteurii, que são encontradas naturalmente em lagos altamente alcalinos próximos a vulcões. Percebam a perspicácia do Prof. Jonkers em tentar isolar bactérias que já estavam adaptadas a viver em ambientes nada favoráveis, semelhantes às condições que essas bactérias irão enfrentar quando aplicadas no concreto.

O desafio do Prof. Jonkers atualmente é melhorar ainda mais a capacidade de auto-cura do concreto, diminuir o tempo de cura e tornar essa tecnologia mais barata para competir com o preço de produção do concreto convencional.

A cada dia descobrimos novas maneiras de utilizar o incrível poder desses microrganismos fantásticos que são as bactérias! Qual será a próxima aplicação que envolverá bactérias? Difícil mesmo é encontrar alguma coisa que bactérias NÃO façam!


 

Jonkers, H., Thijssen, A., Muyzer, G., Copuroglu, O., & Schlangen, E. (2010). Application of bacteria as self-healing agent for the development of sustainable concrete Ecological Engineering, 36 (2), 230-235 DOI: 10.1016/j.ecoleng.2008.12.036

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