Pequeñas bacterias pronto podrían estar ingresando para evitar que las carreteras se astillen en el invierno, según los investigadores de la Universidad de Drexel que buscan nuevas formas de hacer que nuestra infraestructura sea más resistente.

Productos químicos como el cloruro de calcio, comúnmente llamado "sales de carreteras", se utilizan para prevenir la formación de hielo y la acumulación de nieve que pueden conducir a condiciones de viaje peligrosas. Pero también son los culpables de los baches y el deterioro de la superficie de la carretera. Esta degradación es causada por los productos químicos que reaccionan con el hormigón y el agua en el hielo y la nieve para formar un compuesto expansivo que puede romper el hormigón generando dilataciones internas y angustias. El compuesto deletéreo, llamado CAOXY, abreviatura de oxicloruro de calcio, también puede calzar trozos de concreto a medida que se infiltra en la superficie de la carretera antes de congelarse y descongelarse.

En su investigación, publicado recientemente en la revista Materiales de construcción y edificación , Yaghoob Farnam, Doctor., Christopher Sales, Doctor., y Caroline Schauer, Doctor., investigadores de la Facultad de Ingeniería de Drexel, muestre cómo mezclar un poco de bacterias en el concreto puede reducir la formación de CAOXY.

La pareja llegó a su teoría mientras estudiaba una cepa de bacteria llamada Sporosarcina pasteurii . S. pasteurii es bastante inusual porque es capaz de inducir la reacción química que crea carbonato de calcio, una sustancia a la que a menudo se hace referencia como "cemento de la naturaleza". Solo unos pocos tipos de bacterias pueden usar este truco, denominada precipitación de carbonato de calcio inducida por microbios, o "biomineralización, "pero se puede ver su trabajo en los depósitos minerales que forman la piedra caliza y el mármol.

Durante la última década, las bacterias como S. pasteurii se han estudiado como una forma de reparar grietas en estatuas e infraestructura de hormigón, y, más recientemente, como una opción ambientalmente sostenible para la fabricación de ladrillos. Pero los investigadores de Drexel se dieron cuenta de que uno de los otros talentos de la bacteria también podría ser bastante útil para prevenir la formación de grietas en primer lugar.

"De hecho, estábamos mirando el producto final de una reacción química que involucra a estas bacterias, la calcita, pero nos dimos cuenta de que la forma en que la producen podría ser bastante útil cuando se trata de desviar la reacción que convierte la sal de la carretera en un deterioro de la carretera. compuesto, ", Dijo Farnam." Sabíamos que las bacterias requieren cloruro de calcio para producir la calcita, que es un compuesto inofensivo. Entonces, si pudiéramos encontrar una manera de tener las bacterias presentes cuando la sal del camino del cloruro de calcio golpee el concreto, podría interactuar con las bacterias y reducir la reacción que causa la degradación del camino ".

Para probar su teoría, Sales y Farnam hicieron una serie de muestras de concreto utilizando el tipo de cemento comúnmente utilizado en carreteras y agregaron una mezcla de S. pasteurii y los nutrientes que necesitan para sobrevivir a algunas de las muestras. Después de 28 días de exposición a una solución de cloruro de calcio, simulando un mes de tratamiento en la carretera en el invierno, realizaron una serie de pruebas en las muestras para determinar su integridad estructural y medir la cantidad de CAOXY presente.

Al observar tanto las vibraciones acústicas como el desarrollo de microporos en la muestra de mortero, que son ambas formas de cuantificar la fuerza de la muestra, los investigadores encontraron que el concreto hecho con la mezcla de bacterias casi no experimentó deterioro después de la exposición al cloruro de calcio.

Además, los niveles de CAOXY fueron mucho más bajos en las muestras cargadas de bacterias, como resultado de la precipitación de carbonato de calcio inducida por microbios. Y la presencia de carbonato de calcio sugiere que la interacción de las bacterias también podría usarse para fortalecer la superficie de la carretera, aunque esta aplicación requeriría más investigación, según el equipo.

"Las bacterias son capaces de cambiar el microambiente que las rodea, "Ventas dijo". Específicamente, crean un ambiente de pH alto al convertir los químicos en la suspensión de nutrientes en una base débil, amoníaco. Este entorno promueve la precipitación de iones de calcio e iones de carbonato en carbonato de calcio, en lugar de la formación de CAOXY ".

Debido a que las bacterias se encuentran en la naturaleza y no son patógenas, serían una solución ambientalmente segura al problema del deterioro de las carreteras. Sales y Farnam esperan llevar este trabajo al siguiente nivel colaborando con los departamentos de transporte locales y nacionales para pruebas y desarrollo adicionales.