Paquetes de bacterias liofilizadas pueden crecer biocemento a pedido.
5 de marzo de 2025
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por American Chemical Society
La fabricación y reparación de cemento podrían mejorarse significativamente utilizando bacterias productoras de biocemento, pero cultivar los microbios en sitios de construcción sigue siendo un desafío. Ahora, los investigadores informan en ACS Applied Materials & Interfaces de un enfoque de liofilización que preserva las bacterias, lo que potencialmente permite a los trabajadores de la construcción usar polvo de un sobre para hacer rápidamente baldosas, reparar pozos de petróleo o fortalecer el suelo para caminos temporales o campamentos.
La estabilización del suelo y la reparación de concreto son desafíos importantes que enfrentan los ingenieros civiles. Recientemente, los investigadores han centrado su atención en una diminuta bacteria llamada Sporosarcina pasteurii que puede producir una forma de mineral de calcio llamado biocemento. Los microbios descomponen la urea y forman amonio y carbonato. Luego, con la adición de calcio, el resultado es carbonato de calcio, que une partículas de arena y suelo o repara grietas en estructuras de concreto existentes.
Para hacer biocemento para proyectos de construcción, las bacterias actualmente deben cultivarse en el lugar con equipos especiales y conocimientos técnicos. Por lo tanto, Maneesh Gupta y sus colegas querían desarrollar una forma de preservar S. pasteurii en un formato estable, que fuera fácil de usar para los trabajadores de la construcción.
El equipo de Gupta se inspiró en los fabricantes que liofilizan componentes biológicos y los añaden a los fertilizantes. Los investigadores suspendieron las bacterias en diferentes soluciones y probaron cuán bien sobrevivían los microbios al congelamiento. Encontraron que la sacarosa protegía mejor a los microbios en comparación con otros tipos de protectores. Después de congelar, las bacterias se secaron y luego se almacenaron en bolsas de plástico con cierre hermético. S. pasteurii tratado con sacarosa permaneció viable por al menos tres meses.
Las pruebas de laboratorio adicionales mostraron que las bacterias liofilizadas preservadas con sacarosa podían usarse para cementar arena en moldes cilíndricos impresos en 3D. Los investigadores prepararon columnas separadas con arena para jugar, como la que se usa en los areneros infantiles, y suelo arenoso natural tomado del suelo. Luego, cuando las columnas se rociaron varias veces con cloruro de calcio y urea, las bacterias produjeron biocemento. El biocemento en las columnas hechas con arena para jugar era más fuerte que el biocemento formado con suelo, y la mayoría de las muestras de biocemento se pudieron sacar de los moldes de arena para jugar.
En otra prueba de laboratorio, el equipo preparó columnas de bacterias liofilizadas con suelo arenoso natural dentro de tubos de PVC pero no retiró el biocemento de los tubos. Las columnas de PVC hechas tanto con arena para jugar como con suelo natural fueron más fuertes con la exposición a más cloruro de calcio y urea.
En las pruebas de campo, se aplicaron bacterias liofilizadas en la superficie de parcelas de 1 metro por 1 metro (aproximadamente 91 centímetros por 91 centímetros) y se roció encima urea y cloruro de calcio. Las bacterias liofilizadas hicieron que los 7.6 centímetros superiores del suelo fueran más fuertes en un plazo de 24 horas.
Aunque se necesita más trabajo, los investigadores dicen que esta es la primera demostración de que S. pasteurii liofilizado sigue siendo viable y puede producir biocemento, y podría ser factible para su implementación futura en el campo.
Más información: Matthew J. Tuttle et al, Formulación de Sporosarcina pasteurii estable en estantería para producción escalable en laboratorio y en campo de biocemento, ACS Applied Materials & Interfaces (2025). DOI: 10.1021/acsami.4c15381
Información del diario: ACS Applied Materials and Interfaces
Proporcionado por American Chemical Society
