Autorregeneração de bioconcretos : investigação do potencial microbiológico e determinação da etapa limitante na biomineralização de carbonato de cálcio

Abstract

O cimento é o material mais utilizado do mundo, possibilitando a construção de edifícios, pontes, estradas e outras obras. A falta de manutenção, no entanto, causa um perigo de desabamento dessas estruturas, podendo ocasionar lesões ou até mortes de pessoas. Ademais, o ritmo acelerado das construções induz uma produção maior de cimento, potencializando a produção de gases de efeito estufa. No sentido de reverter essa situação, pesquisas estão sendo desenvolvidas para recuperação de estruturas de concreto, que utilizam o cimento como base, através de bactérias biomineralizadoras, os quais transformam lactato de cálcio em carbonato de cálcio para que as fissuras possam ser restauradas. Neste trabalho, foram utilizadas as bactérias Bacillus cereus (UCP 1615), Bacillus methylotrophicus (UCP 1616) e Bacillus subtilis (UCP 0999) para determinar as melhores condições de produção de bioconcretos nos tipos de cimento: CP II-E, CP II-F e CP II-Z. Experimentos iniciais foram realizados com as três espécies de bactérias no cimento mais comercializado (CP II-Z) e a partir da seleção da bactéria que mais produziu pseudocristais, esta foi aplicada nos três tipos de cimento citados. A partir das dificuldades para produção cristalina, um protótipo denominado de Sistema em Cascata para Biomineralização em Cimento (SCBC) foi construído, utilizando as ferramentas da impressão 3D e do microcontrolador Arduino UNO R3 para determinação da etapa limitante do processo de biomineralização com um planejamento fatorial para secagem e uma curva cinética para a bactéria B. cereus. Nos experimentos iniciais para seleção microbiana foram obtidos cristais de SiO2 e CaCO3 com difratogramas de raios X, indicando 82% dos picos para SiO2 e 18% para calcita através da bactéria B. cereus. Os experimentos iniciais também indicaram uma afinidade entre a bactéria B. cereus e o cimento CP II- E. Os ensaios de planejamento experimental para secagem e cinética para a biorreação indicaram a secagem como a etapa limitante com uma taxa de produção de carbonato de 0,19 mg∙h-1. Os estudos indicam potenciais resultados para autorregeneração de concretos a serem cicatrizados, reduzindo a necessidade de produção do componente tóxico cimento, sendo uma alternativa ecofriendly e reduzindo a emissão de gases de efeito estufa.