Cada día se desechan millones de toneladas de plástico, y en gran parte existen pocas opciones de reciclaje convencional. Pero ese material pronto podría encontrar un uso nuevo y beneficioso gracias a los microbios que están aprovechando los científicos de la Universidad Estatal de Montana.

En un estudio reciente, Los investigadores de la Facultad de Ingeniería Norm Asbjornson de MSU encontraron que el plástico tratado con ciertas bacterias se podría agregar al concreto en cantidades significativas sin comprometer la resistencia del material estructural. El estudio fue publicado en la revista Materiales .

"Esto es realmente emocionante, "dijo la coautora del estudio, Cecily Ryan, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial. "Estos resultados iniciales son muy alentadores ya que consideramos aplicaciones potenciales".

Típicamente, agregar plástico u otro material de relleno altera la mezcla de arena, agregado y cemento que le da al concreto, el material de construcción más utilizado en el mundo, su capacidad para unirse y soportar cargas pesadas. Pero el equipo de MSU descubrió que el uso de bacterias para recubrir el plástico con una fina capa mineral permitió que se adhiriera mejor al cemento. Las muestras de hormigón que contenían hasta un 5% del plástico tratado con bacterias tenían prácticamente la misma resistencia que el hormigón tradicional. según el estudio.

"Ese 5% es realmente un gran aumento de lo que se ha permitido hasta ahora, "dijo Chelsea Heveran, profesor asistente de ingeniería mecánica e industrial. "Nos sorprendió la magnitud del efecto que hubo".

Debido a que el concreto se usa tan ampliamente y en volúmenes tan altos, reemplazar incluso el 5% podría resultar en una reutilización masiva de plástico, Señaló Heveran. Y debido a que su fabricación requiere mucha energía, el relleno de plástico podría reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono, ella dijo. Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., La producción de hormigón es una de las mayores fuentes industriales del país del gas que altera el clima.

En el Centro de Ingeniería de Biofilm de MSU, los investigadores sumergieron el plástico en una solución a base de agua que contenía la bacteria inofensiva Sporosarcina pasteurii, que crece en las superficies para formar lo que se llama biopelícula. Los microbios dejado en la solución durante 24-48 horas, consumió calcio y urea agregados, una sustancia a base de nitrógeno que se usa ampliamente en fertilizantes, para darle al plástico una capa delgada y capa blanca de calcita, el mineral duro que constituye la piedra caliza. Luego, el plástico se mezcló en pequeños cilindros de concreto que se trituraron con equipo especializado para medir su resistencia.

Aunque los investigadores comenzaron con el plástico No. 1 astillado que se encuentra comúnmente en las botellas de agua desechables, después del éxito inicial, lograron un resultado similar con una mezcla de plástico No. 3-7, que se utiliza en una variedad de contenedores, pero no se acepta en la mayoría de las instalaciones de reciclaje.

"Es realmente emocionante haber obtenido este resultado con la mezcla de plásticos que normalmente no son reciclables, "dijo Adrienne Phillips, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil, que ha utilizado las mismas bacterias formadoras de minerales para sellar pequeños, Grietas de difícil acceso subterráneas profundas en pozos de petróleo y gas con fugas.

El siguiente paso es estudiar la durabilidad a largo plazo del material y cómo se puede ampliar el proceso para que el material se pueda fabricar en cantidades utilizables. Phillips dijo. Los investigadores se han asociado con Frank Kerins, profesor asociado en el Jake Jabs College of Business and Entrepreneurship, para comenzar a explorar aplicaciones comerciales.

El estudio surgió de una investigación durante el verano de 2019 en la que dos profesores de secundaria, Kendra Lunday de Capital High School en Helena y Hakan Armagan de Omaha, Nebraska, visitó MSU a través del programa Research Experience for Teachers de la National Science Foundation. El dúo probó una variedad de materiales de relleno de hormigón, incluida la paja y otra biomasa agrícola.

Armagan y Lunday fueron los principales contribuyentes al estudio, que también fue "fuertemente impulsado por estudiantes universitarios talentosos, ", Dijo Heveran. Además de los dos profesores de secundaria, los coautores del artículo incluyen al académico de McNair Michael Espinal, una especialización superior en ingeniería mecánica; el estudiante de doctorado en ingeniería Seth Kane; y Abby Thane, Responsable de laboratorio en el Centro de Ingeniería de Biofilm.

"¿Qué tiene de bueno este proyecto? "Heveran dijo, "es que estamos usando microorganismos para hacer solo un pequeño cambio en un material común, pero podría tener un gran beneficio social ".