Em breve, pequenas bactérias podem se infiltrar para evitar que as estradas se danifiquem no inverno, de acordo com pesquisadores da Drexel University, que estão procurando novas maneiras de tornar nossa infraestrutura mais resiliente.

Produtos químicos, como o cloreto de cálcio - comumente chamados de "sais de estradas - são usados ​​para evitar a formação de gelo e o acúmulo de neve que podem levar a condições de viagem perigosas. Mas também são culpados por buracos e deterioração da superfície da estrada. Essa degradação é causada pela reação de produtos químicos com o concreto e a água em gelo e neve para formar um composto expansivo que pode quebrar o concreto, gerando expansões internas e angústias. chamado CAOXY - abreviação de oxicloreto de cálcio - também pode separar pedaços de concreto à medida que se infiltra na superfície da estrada antes de congelar e descongelar.

Em sua pesquisa, publicado recentemente no jornal Construção e materiais de construção , Yaghoob Farnam, Ph.D., Christopher Sales, Ph.D., e Caroline Schauer, Ph.D., pesquisadores da Faculdade de Engenharia de Drexel, mostre como misturar um pouco de bactérias em concreto pode reduzir a formação de CAOXY.

A dupla chegou à sua teoria enquanto estudava uma cepa de bactéria chamada Sporosarcina pasteurii . S. pasteurii é bastante incomum porque é capaz de induzir a reação química que cria carbonato de cálcio, uma substância muitas vezes referida como "cimento da natureza". Apenas alguns tipos de bactérias são capazes de usar esse truque, chamada precipitação de carbonato de cálcio induzida por micróbios, ou "biomineralização, "mas você pode ver seu trabalho nas deposições minerais que formam o calcário e o mármore.

Ao longo da última década, bactérias como S. pasteurii foram estudados como uma forma de reparar rachaduras em estátuas e infraestrutura de concreto, e, mais recentemente, como uma opção ambientalmente sustentável para a fabricação de tijolos. Mas os pesquisadores da Drexel perceberam que um dos outros talentos da bactéria também pode ser bastante útil para prevenir a formação dessas rachaduras.

"Na verdade, estávamos analisando o produto final de uma reação química envolvendo essas bactérias - a calcita - mas percebemos que a forma como elas a produzem pode ser muito útil para desviar a reação que transforma o sal da estrada em um agente destruidor da estrada. composto, "Farnam disse." Nós sabíamos que as bactérias requerem cloreto de cálcio para produzir a calcita, que é um composto inofensivo. Portanto, se pudéssemos descobrir uma maneira de ter as bactérias presentes quando o sal de cloreto de cálcio da estrada atingir o concreto, isso poderia interagir com as bactérias e reduzir a reação que causa a degradação da estrada. "

Para testar sua teoria, Sales e Farnam fizeram uma série de amostras de concreto usando o tipo de cimento comumente usado em estradas e adicionaram uma mistura de S. pasteurii e os nutrientes de que precisam para sobreviver a algumas das amostras. Após 28 dias de exposição a uma solução de cloreto de cálcio - simulando um mês de tratamento na estrada no inverno - eles realizaram uma série de testes nas amostras para determinar sua integridade estrutural e medir a quantidade de CAOXY presente.

Observando as vibrações acústicas e o desenvolvimento de microporos na amostra de argamassa, que são formas de quantificar a força da amostra, os pesquisadores descobriram que o concreto feito com a mistura de bactérias quase não sofreu deterioração após a exposição ao cloreto de cálcio.

Além disso, os níveis de CAOXY eram muito mais baixos nas amostras carregadas de bactérias, como resultado da precipitação de carbonato de cálcio induzida por micróbios. E a presença de carbonato de cálcio sugere que a interação da bactéria também pode ser usada para fortalecer a superfície da estrada, embora esta aplicação requeira mais pesquisas, de acordo com a equipe.

"As bactérias são capazes de mudar o microambiente ao seu redor, "Vendas disse." Especificamente, eles criam um ambiente de alto pH, convertendo os produtos químicos na pasta de nutrientes em uma base fraca, amônia. Este ambiente promove a precipitação de íons de cálcio e íons de carbonato em carbonato de cálcio - ao invés da formação de CAOXY. "

Como as bactérias ocorrem na natureza e não são patogênicas, seriam uma solução ambientalmente segura para o problema da deterioração das estradas. Sales e Farnam esperam levar este trabalho para o próximo nível, colaborando com os departamentos de transporte locais e nacionais para testes e desenvolvimento adicionais.