p Onde quer que haja água, deve haver bolhas flutuando na superfície. De poças de pé, lagos, e riachos, para piscinas, banheiras quentes, fontes públicas, e banheiros, bolhas são onipresentes, dentro e fora. p Um novo estudo do MIT mostra como bolhas contaminadas com bactérias podem agir como minúsculas granadas microbianas, estourando e lançando microorganismos, incluindo potenciais patógenos, fora da água e no ar.

p No estudo, publicado hoje no jornal Cartas de revisão física , os pesquisadores descobriram que as bactérias podem afetar a longevidade de uma bolha:uma bolha coberta por bactérias flutuando na superfície da água pode durar mais de 10 vezes mais do que uma não contaminada, persistindo por minutos em vez de segundos. Durante este tempo, a tampa da bolha contaminada afina. Quanto mais fina a bolha, quanto maior o número de gotas que ele pode lançar no ar quando a bolha estourar inevitavelmente. Uma única gota, os pesquisadores estimam, pode transportar até milhares de microorganismos, e cada bolha pode emitir centenas de gotas.

p "Descobrimos que as bactérias podem manipular interfaces de uma maneira que pode aumentar sua própria dispersão de água para o ar, "diz Lydia Bourouiba, professor assistente de engenharia civil e ambiental e diretor do Laboratório de Dinâmica de Fluidos de Transmissão de Doenças.

p O co-autor de Bourouiba no artigo é o estudante de graduação Stephane Poulain.

p Algo na água

p Bourouiba passou os últimos anos gerando meticulosamente, imagem, e caracterizando limpo, bolhas não contaminadas, com o objetivo de estabelecer uma linha de base do comportamento normal da bolha.

p "Primeiro, tivemos que entender a física das bolhas limpas antes de podermos adicionar organismos como bactérias para ver o efeito que elas têm no sistema, "Bourouiba diz.

p Como acontece, os pesquisadores notaram o efeito da bactéria pela primeira vez por acaso. A equipe estava se mudando para um novo espaço de laboratório, e no shuffle, um copo d'água fora deixado ao ar livre. Quando o pesquisador o usou em experimentos subsequentes, os resultados não foram os esperados pela equipe.

p “As bolhas produzidas a partir desta água viveram muito mais e tiveram uma evolução peculiar de afinamento em comparação com as bolhas típicas de água limpa, "Poulain diz.

p Bourouiba suspeitou que a água estava contaminada, e a equipe logo confirmou sua hipótese. Eles analisaram a água e encontraram evidências de bactérias que estão naturalmente presentes dentro de casa.

p O efeito do suco

p Para estudar diretamente o efeito das bactérias nas bolhas, a equipe montou um experimento no qual eles encheram uma coluna com uma solução de água e várias espécies de bactérias, incluindo E. coli. Os pesquisadores desenvolveram um sistema para gerar bolhas com uma bomba de ar, um por vez, dentro da coluna, para controlar o volume e o tamanho de cada bolha. Quando uma bolha subiu à superfície, a equipe usou imagens de alta velocidade juntamente com uma variedade de técnicas ópticas para capturar seu comportamento, na superfície e quando estourou.

p Os pesquisadores observaram que, uma vez que uma bolha contaminada com E. coli chegou à superfície da água, sua própria superfície, ou boné, imediatamente começou a afinar, principalmente drenando de volta para a água, como uma casca derretida de chocolate. Esse comportamento era semelhante ao das bolhas não contaminadas.

p Mas as bolhas contaminadas permaneceram na superfície mais de 10 vezes mais do que as bolhas não contaminadas. E depois de um período crítico de tempo, as bolhas carregadas de bactérias começaram a diminuir muito mais rápido. Bourouiba suspeitou que não fossem as próprias bactérias, mas o que eles secretam, que mantém a bolha no lugar por mais tempo.

p "As bactérias estão vivas, e como qualquer coisa viva, eles fazem lixo, e esse desperdício normalmente é algo que poderia interagir com a interface da bolha, "Bourouiba diz." Então separamos os organismos de seu 'suco'. "

p Os pesquisadores lavaram as bactérias de suas secreções, em seguida, repetiu seus experimentos, usando as secreções da bactéria. Assim como Bourouiba suspeitou, as bolhas contendo apenas as secreções duraram muito mais tempo do que as bolhas limpas. As secreções, o grupo concluiu, deve ser o ingrediente chave para prolongar a vida útil de uma bolha. Mas como?

p Novamente, Bourouiba tinha uma hipótese:as secreções bacterianas podem estar agindo para reduzir a tensão superficial de uma bolha, tornando-o mais elástico, mais resistente a perturbações, e no final, é mais provável que viva mais tempo na superfície da água. Esse comportamento, ela notou, era semelhante aos compostos tensoativos, ou surfactantes, como os compostos em detergentes que fazem bolhas de sabão.

p Para testar essa ideia, os pesquisadores repetiram os experimentos, desta vez trocando bactérias por surfactantes sintéticos comuns, e descobriram que eles também produziam bolhas de longa duração que também diminuíam drasticamente após um certo período de tempo. Este experimento confirmou que as secreções de bactérias agem como surfactantes, estendendo a vida útil das bolhas contaminadas.

p Os pesquisadores então procuraram uma explicação para a mudança drástica na taxa de afinamento de uma bolha contaminada. Em bolhas limpas, o afinamento da tampa foi principalmente o resultado da drenagem, já que a água na tampa é drenada principalmente de volta para o fluido de onde surgiu a bolha. Essas bolhas vivem na ordem de segundos, e sua velocidade de drenagem diminui continuamente à medida que a bolha afina.

p Mas se uma bolha durar além de um momento crítico, a evaporação começa a desempenhar um papel mais dominante do que a drenagem, essencialmente removendo moléculas de água da tampa da bolha. Os pesquisadores concluíram que, se uma bolha contém bactérias, as bactérias e suas secreções, fazer uma bolha durar mais tempo na superfície da água - tempo suficiente para que a evaporação se torne mais importante do que a drenagem para estreitar a tampa da bolha.

p Conforme a tampa da bolha fica mais fina, as gotículas que ele irá espirrar quando inevitavelmente estourar ficarão menores, mais rápido, e mais numerosos. A equipe descobriu que uma única bolha carregada de bactérias pode criar 10 vezes mais gotículas, que são 10 vezes menores e ejetados 10 vezes mais rápido do que uma bolha limpa pode produzir. Isso equivale a centenas de gotículas que medem apenas algumas dezenas de mícrons e que são emitidas a velocidades da ordem de 10 metros por segundo.

p “O mecanismo [Bourouiba] identificado também funciona quando bolhas de espuma estouram na superfície do oceano, "diz Andrea Prosperetti, professor de engenharia mecânica da Universidade de Houston, que não participou da pesquisa. "O tamanho dessas minúsculas gotículas de filme determina o quão bem elas podem ser captadas e carregadas pelo vento. Esse processo tem implicações significativas para o clima e o clima. O mesmo processo básico afeta os riscos à saúde de derramamentos de óleo no oceano:O minúsculo filme gotas carregam produtos químicos perigosos do óleo, que pode ser inalado por pessoas e animais nas regiões costeiras. Então, estes humildes, minúsculas gotas têm consequências descomunais em muitos processos cruciais para a vida. " p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.