Proyectos
Aplicación de la tecnología de precipitación de calcita inducida por microorganismos para el tratamiento de fisuras en materiales base cemento
Resumen
Los materiales base cemento (ej., morteros y concretos hidráulicos) son muy usados en la industria de la construcción por sus características de resistencia y durabilidad. Estas características pueden verse comprometidas por problemas de fisuración que se presentan durante la construcción o durante el servicio de las obras en las cuales se colocan. Esta investigación busca explorar una alternativa no convencional, de bajo costo, ambientalmente sustentable y basada en la biotecnología, cuya utilización sea viable en el medio colombiano para la prevención y reparación de fisuras en materiales de base cemento. Para esto, se propone la utilización de la precipitación de carbonato de calcio (calcita) inducida por microorganismos (MICP, Microbially Induced Calcite Precipitation) en materiales base cemento, para evaluar su efectividad en el sellado de fisuras y en la preservación de la resistencia a la compresión y de la impermeabilidad por formación de cristales de calcita. Esta precipitación microbiana es un proceso conocido como biomineralización, en donde un organismo crea un microambiente local con las condiciones que permiten una óptima precipitación química extracelular del mineral [1-2]. La hidrólisis enzimática de urea [2-5], catalizada por la enzima ureasa [6], es un modelo simple para el estudio de la precipitación de CaCO3, y presenta ventajas sobre otras vías carbonatogénicas [7-8] pues además de ser fácilmente controlada, tiene potencial en la producción de grandes cantidades de carbonato en poco tiempo [9-10]. Esta resulta de procesos metabólicos que incrementan la alcalinidad del medio, lo que contribuye a la precipitación del CaCO3 [4,8,11]. La ureasa es común en muchos microorganismos haciendo que sea ideal para aplicaciones biotecnológicas [12] ofreciendo funciones y características únicas como la biomineralización favoreciendo aplicaciones innovadoras y de alto rendimiento, como por ejemplo, en la industria de construcción y de nuevos materiales [11,13-14]. El proyecto contempla una campaña experimental fuerte bajo condiciones controladas en laboratorio. Inicia con la selección de microorganismos a partir de una colección ya establecida, por investigaciones previas, de aislados de muestras ambientales de Colombia. Posteriormente, se establecen las mejores condiciones para el cultivo y se estudian métodos activos (encapsulado) y pasivos (en suspención) de incorporación del agente de curación microbiano. Paralelamente, se efectuan adiciones microbianas sobre materiales base cemento para comprobar la velocidad de crecimiento y supervivencia de los microorganismos en estos medios. Dentro de las estrategias para el tratamiento de la superficie del concreto se planea evaluar dos metodologías de aplicación diferentes con el fin de determinar cual mejora las propiedades mecánicas del material además de la reparación de las grietas en el mismo. Se evaluarán el tipo, cantidad y modo de aplicación de agentes viscosantes junto con agente biológico para reaparación de fisuras. Finalmente, se prevé la elaboración de muestras de morteros y concretos hidráulicos, con y sin adición de los agentes microbianos, sobre las cuales se inducirán procesos de fisuración de manera controlada y se efectuarán ensayos de desempeño que permitirán valorar los efectos del método propuesto, principalmente sobre la resistencia a la compresión, la conductividad hidráulica y la durabilidad. Para los análisis, se emplearán metodologías no convencionales no destructivas para evaluar materiales de construcción, tales como espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), tomografías computarizadas, microscopía óptica y electrónica. Los resultados permitirán evaluar el potencial de aplicación de microorganismos en materiales utilizados en la industria de construcción, proponer una metodología viable en nuestro medio y ampliar el conocimiento de la utilidad de la biodiversidad microbiana colombiana para aplicaciones biotecnológicas.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA PARA EL FORTALECIMIENTO DE ALIANZAS INTERDISCIPLINARIAS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, 2018
Modalidad:Modalidad única: Apoyo a la conformación de alianzas entre dos o más investigadores pertenecientes a diferentes facultades o institutos interfacultades de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá.
Responsable