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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE CIENCIAS
USO DE MICROORGANISMOS EN PROBLEMAS AMBIENTALES
BIOMINERALIZACION DE MATERIALES DE CONSTRUCCION
AUTOTROFIALas bacterias obtienen el C del CO2 gaseoso o disuelto
(atmósfera, respiración, fermentación)
METANOGENESIS (no metilotrofa)
FOTOSINTESIS (anoxigénica)
Luz infraroja
FOTOSINTESIS (oxigénica)
Luz visible
ARQUEOBACTERIA(metanogénica)
BACTERIA SULFUROSA O NO(violeta o verde)
CIANOBACTERIA
Anaerobiosis Anaerobiosis Aerobiosis
CO2, H2 CO2, H2S, S, H CO2
Ca ++ + 2HCO3 - ↔ CaCO3 + CO2 + H2O
Amonificación de aminoácidos
Reduccióndisimilatoria de NO3
Degradación de urea o ácido úrico
AEROBIOSIS ANAEROBIOSIS /MICROAEROFILIA
AEROBIOSIS
Presencia de materia orgánica y Ca
Presencia de materia orgánica, Ca y NO3
Presencia de materia orgánica, Ca y úrea
y ácido úrico
Resultados de la actividad bacteriana
Producción de carbonato y iones de
bicarbonato
Producción de NH4
(CO3-- ) (HCO3
- ) ↗ (H+) ↘
PRECIPITACION PASIVA : CICLO DEL NITROGENO
CO2 + H2O → H2CO3 ↔ HCO3 -- + H + ↔ CO3
-- + 2H+
CO3 + Ca → CaCO3
PRINCIPIO
• La mejora de las propiedades mecánicas de la estructura está basada en la capacidad del microorganismo para precipitar carbonato de calcio.
• El tratamiento microbiológico consiste en la producción de carbonato de calcio por biomineralización.
• La enzima ureasa (que se encuentra en las bacterias o añadido) cataliza la hidrólisis de la urea en iones de carbonato y catión amonio
CO (NH 2) 2 + 2H20 → 2NH4 + CO3 2 –
• Luego se realiza la precipitación de carbonato de calcio (en presencia de iones de calcio): CO3
2 - + Ca2 + → CaCO3
Cualquiera que sea el proceso empleado por las bacterias, la génesis de C, puede traducirse por el desplazamiento del equilibrio de los hidrógeno carbonatos: Ca (HCO3)2 ⎯⎯⎯> Ca CO3 + CO2+ H2O.
En todas sus primeras etapasla carbonato génesis genera uncarbonato (de Ca, Mg o ambos)amorfos e hidratados
Imagen de microscopía óptica de cristales de Calcita producidas por bacterias ureolíticas, uniendo dos partículas de arena
Obtención del consorcio bacteriano. • Se tomaron muestras de suelo y
tierra de jardines• Enriquecimiento de las muestras. Se
vertió 1 gramo de muestra de tierra/suelo/lodo, en matraces conteniendo 50 ml de medio de enriquecimiento (ME: 10 g/L extracto de levadura, 1M de urea, 152 mM de sulfato de amonio , 100 mM acetato de sodio ) dejándose a temperatura ambiente 25°C, en agitación 100 rpm, por 48 horas.
• Aislamiento: se efectúo por estrías en agar nutritivo (AN), que incubaron por 24 horas a temperatura ambiente.
• Identificación: Mediante tinción Gram y pruebas bioquímicas.
Bacillus spp. Vistos al microscopio
Cultivos con las condiciones óptimas para el crecimiento del consorcio bacteriano.El consorcio seleccionado fue cultivado en matraces en volumen de 100 ml, en el medio B4 en agitación a 100 rpm, por 48 horas a 25°C. Se midió la densidad óptima.
Prueba de biomineralización:
Se realiza en 5 ml de Medio liquido M-3 (10 g/L de bacto casitone, 10 g/L acetato de calcio , 2 g/L de carbonato de potasio , pH: 8.
• Para el cultivo en placas se adiciona 15 gramos de agar agar en los medios M-3 y M-3P
Producción de cristales de carbonato:
las bacterias seleccionadas se cultivan en matraces conteniendo 50 ml del medio B4 (5 g/L acetato de calcio, 1 g/L extracto de levadura, 1 g/L de glucosa) pH: 8, a temperatura ambiente por 3 semanas.
• Colección de cristales de carbonato: se colectaron en filtro Whatman N°1, lavados luego con agua destilada estéril y secados a 37° por 48 h.
PROTOTIPOS LARGO ANCHO ALTO
P1 24.3 cm 12.3 cm 7.3 cm
P2 23.9 cm 12.1 cm 7.1 cm
P3 22.6 cm 11.8 cm 7.2 cm
ELABORACIÓN DE ADOQUINES
Se elaboraron 3 moldes de adoquines con las siguientes
características:
Medidas de los adoquines.
Cemento : 2 Kg Agua : 6.35 Lt
Arena : 6 Kg Confitillo : 3.5 Kg.
Materiales
Mejor consistencia, aspecto y coloración
DESCRIPCIÓN Y COMPARACIÓN
PROPOTIPO CURADO COLOR TEXTURA POROSIDAD
P1 Bacterias Gris claro, con
poros llenos y
pigmentación
blanquecina.
Suave, con una
textura tipo
aterciopelada.
La superficie externa tuvo
un llenado de
porosidades.P2 Bacterias
P3 Agua Plomo Áspera Muy poroso.
DESCRIPCIÓN Y COMPARACIÓN
PROTOTIPO CURADOFECHA DE
OBTENCIÓN
FECHA DE
ENSAYO
DIMENSIONES (cm) CARGA DE
ROTURA
(Kg)
FC’
kg/cm2LARGO ANCHO ALTO
P1 Bacterias 17.05.13 21.06.13 24.3 12.3 7.3 79600 266.3
P2 Bacterias 17.05.13 21.06.13 23.9 12.1 7.1 76000 262.8
P3 Agua 17.05.13 21.06.13 22.6 11.8 7.2 69800 261.7
Ensayo de resistencia a la compresión
Comparación de la fragmentación entre los prototipos P1 y P2, y el prototipo P3
Los prototipos P1 y P2, después de la prueba de ensayo, se fragmentaron en forma geométrica, con un reticulado mas homogéneo.
Otras aplicaciones tienden
• Mejorar las propiedades hidráulicas y mecánicas del suelo
• Restaurar monumentos
• Empleo en biorremediación
• En tratamiento de aguas residuales
• Inducción de biocemento.
• Recuperación de rocas de petróleo
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