Bacterias “alquimistas” restauran grietas en el concreto

El concreto, uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción, está compuesto especialmente por cemento, agua y agregados. Esta mezcla es reconocida por su durabilidad y resistencia, y por eso con ella se pueden fabricar vías, edificios, e incluso importantes puentes que hacen posible interconectar ciudades.

Sin embargo con el paso del tiempo pueden surgir grietas por factores como el uso, la exposición a la humedad y las cargas estructurales excesivas, o por problemas durante su proceso de construcción. “Tradicionalmente para restaurarlo se recurre a soluciones sintéticas comerciales, pero estos productos pueden ser costosos y tóxicos, e incluso dañar la estructura”, explica la microbióloga Diana Paola Tamayo Figueroa, estudiante del Doctorado en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL).

Por eso ella y los profesores Pedro Filipe de Brito Brandão, del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias, y Juan Manuel Lizarazo, del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Facultad de Ingeniería de la UNAL –director y co-director de la tesis, respectivamente– recuperaron unas bacterias de las estructuras a base de cemento –como las edificaciones–, las aislaron, seleccionaron, y después de mantenerlas en condiciones controladas, asombrosamente empezaron a producir carbonato de calcio de forma natural, un mineral que puede cerrar estas fisuras y mantener la integridad de las estructuras.

El cemento y los materiales basados en concreto contienen carbonato de calcio en su mezcla, lo que aporta a las propiedades mecánicas de los materiales, como la resistencia y permeabilidad de la estructura final.

Durante la fase de construcción de estructuras de concreto, por ejemplo, se realiza un proceso de curado mediante la humectación con agua antes de su uso. En este proceso, al entrar en contacto con el agua, la mezcla se activa y durante el proceso de curación del material se genera carbonato de calcio, a partir de material que ya está presente en esa matriz.

La microbióloga comenta que “el punto de partida de esta alternativa fue que pensamos: si este proceso ocurre naturalmente en la mezcla, sería posible hacer que los microorganismos produzcan de forma natural ese carbonato de calcio, el mismo mineral con el que estamos rellenando las estructuras”.

Así actúan

Los microorganismos utilizados, conocidos como bacterias ureolíticas, consumen urea y aumentan el pH del entorno. Este proceso permite la formación de carbonato de calcio, que se adhiere a las paredes celulares de los microorganismos, iniciando una precipitación de cristales alrededor de ellos. Estos cristales llenan las grietas y, debido a su compatibilidad con la matriz del concreto, ofrecen una solución duradera y resistente.

Después de analizar en laboratorio la acción de los aislamientos que se tenían de las bacterias, estas dejaron en evidencia tasas de reparación altas, logrando reparar grietas de 0,3 mm y una adhesión óptima del material “rellenador” a la estructura, que compite con las alternativas químicas y sintéticas.

La implementación de esta técnica no solo podría revolucionar la industria de la construcción, sino que también expandirse a otras aplicaciones como la restauración de monumentos y la remediación de suelos contaminados, que es otra de las líneas de investigación en las que viene trabajando el profesor Brandão.

“En este momento seguimos investigando cómo acortar los tiempos de reparación para ser más competitivos en el mercado y estamos explorando la posibilidad de incorporar estos microorganismos en la mezcla de concreto, lo que permitiría la autorreparación de estructuras a lo largo del tiempo”, anota.

Este proyecto fue seleccionado para participar en el programa Méntor de la UNAL, lo que brinda una mayor visibilidad y contribuye a la transferencia efectiva de tecnologías desarrolladas en la academia hacia la industria, promoviendo la solución de problemáticas reales en la sociedad.

El trabajo se adelanta en el Grupo de Estudios para la Remediación y Mitigación de Impactos Negativos al Ambiente (Germina) del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias, en un trabajo multidisciplinario con la colaboración de otros profesores y estudiantes de la Universidad, y ha contado con el apoyo financiero –a través de varias convocatorias– de la Dirección de Investigación y Extensión de la Sede Bogotá (DIEB) y del Ministerio de Ciencia Tecnología e Innovación (Minciencias).