Bioconcreto e materiais de construção biogênicos fabricados por bactérias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/07/2024

Fotobiorreator em escala de laboratório para cultivar cianobactérias para fabricação de materiais para construção civil.
[Imagem: Fraunhofer FEP]

Materiais de construção biogênicos

Engenheiros alemães desenvolveram um método para criar materiais de construção biogênicos, usando bactérias para fabricá-los - as bactérias se multiplicam em uma solução nutritiva, alimentadas pela própria fotossíntese.

Quando agregados, recebendo materiais conhecidos como "cargas" - como areia, basalto ou outras matérias-primas -, a solução gera estruturas sólidas semelhantes a rochas.

Ao contrário da produção tradicional de concreto, este processo não emite dióxido de carbono (CO₂), que é prejudicial ao meio ambiente. Em vez disso, o CO₂ fica preso dentro do próprio material.

A peça central do processo são as cianobactérias, também conhecidas como algas verde-azuladas. À medida que a luz, a umidade e a temperatura interagem, esses microrganismos fotossintéticos formam estruturas conhecidas como estromatólitos, feitas de calcário.

Essas estruturas biogênicas semelhantes a rochas existem na natureza há 3,5 bilhões de anos, o que atesta a resiliência e durabilidade desse processo biológico. O CO₂ é capturado da atmosfera como parte do processo de mineralização e depois fica ligado à rocha biogênica.

Material de construção vivo durante o processo - o verde é a clorofila das bactérias vivas.
[Imagem: Fraunhofer FEP]

Biologização em escala industrial

A equipe do Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Feixe de Elétrons e Plasma conseguiu imitar esse processo natural com um método tecnológico.

A primeira etapa consiste em produzir biomassa, com as cianobactérias sensíveis à luz sendo cultivadas em uma solução nutritiva. A intensidade e a cor da fonte de luz utilizada - pode ser luz artificial - afetam a fotossíntese e o metabolismo bacteriano. Para garantir que a solução bacteriana possa sofrer mineralização para produzir estruturas semelhantes a estromatólitos, são adicionadas fontes de cálcio, como cloreto de cálcio.

Uma mistura de hidrogéis e cargas diversas, como diferentes tipos de areia, inclusive areia marinha ou sílica, são então misturadas à biomassa - CO₂ adicional é acrescentado para otimizar o processo. Tudo é agitado até atingir a homogeneidade, quando então o material é transferido para moldes, por exemplo. Os moldes devem ser preferencialmente translúcidos para que os processos metabólicos e de fotossíntese bacterianos possam continuar. A mineralização subsequente leva à solidificação final.

Mas o processo é mais versátil, com a mistura bacteriana também podendo ser moldada por pulverização, formação de espuma, extrusão ou fabricação aditiva, gerando peças com formatos livres, na qual ocorrem as etapas finais da mineralização. Quando a luz e a umidade são retiradas, as bactérias morrem e o material está pronto para uso.

"Pedra biogênica" sólida, já mineralizada.
[Imagem: Fraunhofer IKTS]

Rumo ao mercado

Já tendo delineado e testado o processo, a equipe agora está trabalhando para dimensionar os volumes e determinar as propriedades sólidas desejadas. O objetivo é permitir que os fabricantes produzam materiais de construção ecológicos de base biológica nos volumes necessários, de forma rápida e econômica.

"Nosso método mostra o enorme potencial que pode ser desbloqueado através da tecnologia de biologização. No geral, nosso projeto é uma oportunidade para um grande passo em direção a uma economia circular na indústria da construção e além dela," disse Matthias Ahlhelm, coordenador do projeto.

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