- Proyecto: Innovaciones sostenibles en hormigones autorreparantes: biotecnología microbiana y mineralización biológicamente inducida
- Dirección: María Gabriela Paraje – Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales – UNC
- Ámbito de aplicación: Industria de la construcción
- Fondos asignados: $8 millones de pesos más beca por ocho meses
- Adoptante: Adoptantes: Centro de Investigación y Desarrollo para la Construcción y la Vivienda de la UTN – Cátedra UNESCO de Sostenibilidad de la Universidad Politécnica de Cataluña
- Área de conocimiento: Área de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnológicas
- Grupo de trabajo: María Gabriela Paraje1, Anabela Guilarducci2, Jordy Morat3, Iván Manrrique Hughe4, Sergio Farchetto5, Néstor Ulibarrie2, Rudy Grether2, Dianela González2, José Baronetti1, Sofía Bongiovanni1, Manuela Maldonado Torales1, M. Josefina Marzari1, Silvana López1, Karina Crespo Andrada1, David Weitz6.
2 – Centro de Investigación y Desarrollo para la Construcción y la Vivienda (CECOVI) UTN – Facultad Regional Santa Fe
3 – Cátedra UNESCO de Sostenibilidad – Universidad Politécnica de Cataluña
4 – Área de Evaluación Técnica – Dirección General de Impacto Ambiental del Ministerio de Ambiente y Economía Circular de la Provincia de Córdoba
5 – CUDAR – Facultad Regional Córdoba UTN
6 – Harvard John A. Paulson School Of Engineering And Applied Sciences – Universidad de Harvard
La solución funciona para fisuras de varios milímetros de espesor. En contraposición a los rellenos sintéticos disponibles en el mercado, consiste en una restauración biológica basada en la capacidad natural de ciertos microorganismos no patógenos para metabolizar minerales. Su fórmula está en proceso de patentamiento.
El hormigón es uno de los materiales más utilizados en la construcción a nivel mundial. Su incorporación en las obras civiles tomó impulso tras la Revolución Industrial.
Su fórmula combina cemento, agua, arena y piedra, pero suele incluir otros compuestos según el tipo de estructura a erigir y las condiciones ambientales que deberá soportar.
Si bien destaca por su capacidad para soportar la compresión, presenta limitaciones para lidiar con la tracción. Por eso es utilizado en conjunto con estructuras de acero, una mixtura conocida como “hormigón armado”.
Con el tiempo, es común que en las estructuras de hormigón aparezcan microfisuras. Suelen formarse durante el fraguado, el endurecimiento o bien como resultado de la interacción con agentes agresivos del ambiente.
En el mercado existen productos sintéticos para sellarlas, como el poliuretano o la resina epoxi. Ahora, todo ese arco de restauraciones podría quedar relegado a un segundo plano, gracias a una iniciativa que explora una solución en las antípodas del sentido común y con unas protagonistas inusitadas: las bacterias.
En los últimos años, un equipo interdisciplinario integrado por investigadoras de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba, junto a integrantes del Centro de Investigación y Desarrollo para la Construcción y la Vivienda (CECOVI), de la Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Santa Fe, trabaja en el desarrollo de una fórmula que aprovecha la naturaleza de un microorganismo no patógeno para reparar las fisuras.
El “agente restaurador” que investigan permanece bajo la más estricta reserva, por razones de propiedad intelectual, pero su potencial reside en su capacidad de metabolizar minerales.
¿Qué significa esto? Que en las condiciones apropiadas y con el “alimento” correcto, algunas bacterias tienen la capacidad natural de producir carbonato de calcio (CaCO3) y expulsarlo al ambiente. De esa manera van rellenando progresivamente las paredes de las fisuras hasta repararlas por completo. El proceso se denomina “biocementación”.
“Trabajamos en una ‘mineralización biológicamente inducida’, una restauración mediada por microorganismos que resulta más compatible en el hormigón y más amigable para el medioambiente”, explica la Dra. María Gabriela Paraje, profesora titular de Microbiolgía y responsable del Centro de Vinculación del Laboratorio de Microbiología Aplicada y Biotecnología (LaMAB) de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC, investigadora Principal del Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (UNC/Conicet) y directora del proyecto.
En el mundo existen muy pocos estudios con abordajes similares –especialmente en Países Bajos, Reino Unido e Israel–, pero ninguno con el enfoque que se aborda desde este equipo de trabajo.
En los ensayos, los resultados fueron sumamente positivos: “Permiten plantear que con la incorporación microbiana es posible la reparación de fisuras de tamaños que resultan significativos para la industria de la construcción ”, señala la Dra. Anabela Guilarducci desde el CECOVI UTN.
Para la UNC, el proyecto tiene relevancia en el campo de la preservación patrimonial: se prevé que ayude a resguardar obras patrimoniales, especialmente las expuestas al aire libre y sujetas a condiciones climáticas adversas.
En el proyecto convergen especialistas en microbiología, química, geología e ingenierías ambiental, civil y mecánica. Está radicado en la cátedra de Microbiología y el Centro de Vinculación de Microbiología Aplicada y Biotecnología (LaMAB) de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC.
Fue el que obtuvo el primer lugar, entre los cinco seleccionados en 2024 para obtener financiamiento del Fondo para la Innovación Tecnológica y Social, que impulsa la Secretaría de Innovación y Vinculación Tecnológica de la UNC.
Una solución más amigable con el medioambiente
La industria del hormigón consume una gran cantidad de recursos naturales y energía. Se estima que su producción masiva origina el 11% de los gases de efecto invernadero y más del 5% por año del dióxido de carbono global generado por la acción humana.
En este campo, la investigación científica está enfocada en dos objetivos. Por un lado, mejorar los procesos productivos para hacerlos más amigables ambientalmente y, por el otro, extender la vida útil de las estructuras de hormigón para disminuir los residuos que deja su demolición.
En esta última línea se inscribe el proyecto financiado por FITS, cuya solución registrará una huella ambiental significativamente menor que la asociada a los materiales sintéticos empleados en la reparación de las microfisuras.
Por lo pronto, en el equipo de innovación aspiran a llegar en breve a un prototipo que permita aplicar de manera simple la formulación sobre las microfisuras y, con el transcurso de los días, actúe sin mayores intervenciones hasta cubrir las fallas.
Dentro de los avances necesarios para alcanzar ese objetivo, sus integrantes debieron resolver dos desafíos fundamentales. El primero, determinar con qué convenía “alimentar” a las bacterias para que produjeran el carbonato necesario. El segundo, cómo prolongar su supervivencia y mantenerlas activas por más de 24 horas, su promedio natural de vida.
Las soluciones logradas para ambos desafíos se mantienen bajo siete llaves y constituyen el corazón de la patente que fue gestionada y presentada por la Oficina de Propiedad Intelectual de la UNC, en conjunto con el Conicet y la UTN.
Convenios de cooperación
Uno de los requisitos para acceder al Fondo para la Innovación Tecnológica y Social que otorga la Secretaría de Innovación de la UNC es la asociación con una contraparte, quien debe aportar el 20% de los costos que demande el proyecto.
En este caso, el equipo innovador de la UNC se asoció con el CECOVI, un centro de investigción de la Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional Santa Fe, y con la Cátedra UNESCO de Sostenibilidad de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).
El CECOVI posee más de cuatro décadas de trayectoria en investigación y desarrollo en el campo de los materiales de construcción y desde 2017 trabaja sobre hormigones autorreparantes.
Junto a los especialistas de este centro, el equipo de la UNC viene estudiando desde 2021 los efectos que tiene incorporar masa biológica al hormigón, en el agua de amasado. La meta es determinar si eso mejora la microestructura del material e incrementa su durabilidad, sin afectar sus propiedades mecánicas.
La Cátedra UNESCO de Sostenibilidad-UPC, en tanto, es un polo de innovación en el campo de la gestión sostenible y en la articulación de proyectos participativos de innovación tecnológica y social orientados a las ODS. Con esta Cátedra, la Dra. Paraje, primero desde la Facultad de Ciencias Químicas y posteriormente desde la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, mantiene un convenio de cooperación e intercambio docente desde 2009.