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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS – IFG
CAMPUS APARECIDA DE GOIÂNIA
DEPARTAMENTO DE ÁREAS ACADÊMICAS
CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
APLICAÇÃO DE BACTÉRIAS BIOCIMENTANTES NO TRATAMENTO DE PATOLOGIAS DE REVESTIMENTOS DE
ARGAMASSA
DANIEL GONÇALVES SILVA
LUCAS ANDRADE DE MELO
APARECIDA DE GOIÂNIA
2018
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
SISTEMA INTEGRADO DE BIBLIOTECAS
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS – IFG
CAMPUS APARECIDA DE GOIÂNIA
DEPARTAMENTO DE ÁREAS ACADÊMICAS
CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
DANIEL GONÇALVES SILVA
LUCAS ANDRADE DE MELO
APLICAÇÃO DE BACTÉRIAS BIOCIMENTANTES NO TRATAMENTO DE PATOLOGIAS DE REVESTIMENTOS DE
ARGAMASSA
Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás – Campus Aparecida de Goiânia como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil e desenvolvido na linha de pesquisa Construção Civil: Materiais e Tecnologias, sob orientação do Professor: Me. Renato Costa Araújo.
APARECIDA DE GOIÂNIA
2018
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
M528 Melo, Lucas Andrade de Aplicação de bactérias biocimentantes no tratamento de patologias de
revestimentos de argamassa / Lucas Andrade de Melo, Daniel Gonçalves
Silva. – Aparecida de Goiânia, 2018. 52 f. : il.
Orientador: Me. Renato Costa Araújo. Trabalho de conclusão de curso (graduação) – Instituto Federal de
Educação Ciência e Tecnologia de Goiás: Campus Aparecida de Goiânia,
Bacharelado em Engenharia Civil, 2018. 1. Argamassa. 2. Bactérias biocimentantes. 3. Fissuras. 4.
Biomineralização. 5. Carbonato. I. Silva, Daniel Gonçalves. II. Título.
CDD 691.5
Catalogação na publicação: Thalita Franco dos Santos Dutra – CRB 1/2186
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradecemos, à Deus, que nos deu força e sabedoria para construir e concluir
todo esse trabalho.
Agradecemos as nossas mães que nos apoiaram e incentivaram durante toda essa etapa de
nossa vida, sem nunca sair do nosso lado.
Ao nosso querido Professor Mestre Renato Costa Araújo pela orientação e pela nossa
amizade que construímos nesses cinco anos de curso.
Ao nosso colega Mestre Luann Guilherme Vieira dos Reis pela grande ajuda e orientação que
nos deu no laboratório e na construção deste trabalho de conclusão de cursos. Nosso muito
obrigado, pois, sem você este trabalho não existiria.
Ao pessoal da Carlos Campos pelo auxílio com os experimentos.
E por último aos nossos amigos e a todos que contribuíram diretamente ou indiretamente para
a conclusão deste trabalho. Nosso muito obrigado!
RESUMO
SILVA, DANIEL G.; MELO, LUCAS A. Aplicação de Bactérias Biocimentantes no Tratamento de Patologias de Revestimentos de Argamassa. 2018. 49f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás, Campus Aparecida de Goiânia, 2018.
Os revestimentos de argamassa podem apresentar diversas manifestações patológicas, entre
elas, as principais são a formação de trincas ou fissuras, descolamento do revestimento por
falta de aderência e a desagregação da argamassa. Os reparos dessas manifestações
patológicas demandam alto investimento. Para evitar essa necessidade alto investimento no
reparo, este estudo avalia o tratamento destas patologias por meio de bactérias
biocimentantes. As bactérias ureolíticas, responsáveis pelo fenômeno de produção de cristais
de CaCO3, têm a capacidade de converter a ureia em carbonato e são encontradas em solo.
Essas bactérias retiradas do rejeito de contrução civil são cultivadas em meio de cultura
contendo uma fonte de cálcio. Esses micro-organismos apresentam alta potencialidade em
recuperar revestimentos argamassados que apresentam manifestações patológicas. Para
avaliar se as bactérias são capazes de tratar manifestações patológicas nos revestimentos,
foram produzidos corpos de provas que foram moldados com isolados. Os corpos de prova
foram testados quanto a resistência a compressão, absorção e abrasão. Um revestimento
externo foi tratado com bactérias, e assim foi avaliado de acordo com a abrasão e a aderência.
Não fora constatada diferenças nas propriedades físicas entre os corpos de prova que tiveram
as bactérias incorporadas à massa. Os isolados apresentaram grande capacidade de resistir
ao desgaste a abrasão, apresentando mais de 60% de redução de massa desagregada em
relação as amostras sem os micro-organismos, as bactérias biocimentantes mostraram
grande capacidade de tratar revestimentos argamassados falhos mesmo em um curto período
de aplicação, resultados que os classificam como potencial produto de revestimento de
proteção de superfície de argamassas.
Palavras chave: Argamassa, bactérias biocimentantes, biomineralização, biodeposição,
carbonato.
ABSTRACT
SILVA, DANIEL G.; MELO, LUCAS A. Application of Biocicant Bacteria in the Treatment of Pathologies of Mortar Coatings. 2018. 49f. Graduation in Civil Engineering - Department of Civil Engineering, Federal Institute of Education, Science and Technology of Goiás, Campus Aparecida de Goiânia, 2018.
Mortar coatings can present several manifestation pathologies, among them the main ones
are the formation of cracks or cracks and the breakdown of the mortar. These pathological
manifestations present a high cost of repair. To avoid this need for repair, this study points out
the treatment of these pathologies by means of biocidal bacteria. The ureolytic bacteria
responsible for the production of CaCO3 crystals have the ability to convert urea to carbonate
and are found in high percentages in the soil. When extracted, these bacteria are cultured in
culture medium containing calcium acetate. These microorganisms present high potential in
recovering mortar coatings that present pathological manifestations. To evaluate whether
bacteria are capable of treating pathological manifestations in coatings, test bodies have been
produced that have been shaped with isolates. No differences in physical properties were
found between the specimens that had the bacteria incorporated into the mass. The isolates
had a high capacity to resist abrasion wear, presenting more than 60% reduction of
disintegrated mass in relation to the samples without the microorganisms, the biociting bacteria
showed great capacity to treat faulty mortar coatings even in a short period of application,
results that classify them as potential surface protective coating product for mortars.
Key-words: Mortar, biociding bacteria, fissures, biomineralization, carbonate.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Fluxograma das atividades que estruturarão o trabalho. Fonte: Acervo
Pessoal...................................................................................................................................19
Figura 2 – Modelo esquemático resumindo o papel da urease na precipitação CaCO3 mediada
por micro-organismos na presença de elevada concentração de íons Ca2+. Fonte: adaptado
de Al-Thawadi 2008................................................................................................................26
Figura 3 – Modelo esquemático da vista superior de uma placa de petri dividida em regiões
equidistantes de 2.8 cm cada. A circunferência no interior da placa indica o local de
inoculação. Fonte: Reis 2017..................................................................................................32
Figura 4 – Configuração da Metodologia para o tratamento. Fonte: Acervo Pessoal.............36
Figura 5 – Granulometria do agregado. Fonte: Acervo Pessoal.............................................37
Figura 6 – Comparação da amostra da areia com o colorímetro. Fonte: Acervo Pessoal......37
Figura 7 –Amostras de solo de rejeitos de construção civil. Fonte: Acervo Pessoal..............38
Figura 8 – Gráfico do teor de fases da Argamassa controle e da Argamassa bacteriana. Fonte:
Acervo Pessoal.......................................................................................................................40
Figura 9 – Corpo de prova cilíndrico, com formação dos cristais de carbonato de cálcio. Fonte:
Acervo Pessoal.......................................................................................................................41
Figura 10 – Gráfico da capacidade de biodeposição dos isolados. Fonte: Acervo Pessoal...43
Figura 11– Gráfico: Médias de massa desagregada das aplicações e dos referenciais. Fonte:
Acervo Pessoal.......................................................................................................................45
Figura 12 – Gráfico: Resistência de arrancamento das amostras (Mpa). Fonte: Acervo Pessoal...................................................................................................................................47
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Massas especificas e unitárias dos agregados e aglomerantes. Fonte: Acervo
Pessoal...................................................................................................................................38
Quadro 2: Tipo de crescimento respectivo aos isolados bacterianos obtidos. Fonte: Acervo
Pessoal...................................................................................................................................38
Quadro 3: Classificação do potencial ureolítico dos isolados. Fonte: Acervo Pessoal.............39
Quadro 4: Índice médio de consistência, retenção de água e teor de ar. Fonte: Acervo
Pessoal...................................................................................................................................40
Quadro 5: Resistencia mecânica a compressão axial e absorção dos corpos de prova do grupo
controle e dos isolados. Fonte: Acervo Pessoal......................................................................41
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
NBR Norma Brasileira
ABNT Associação brasileira de normas técnicas
CO2 Dióxido de carbono
ACC Carbonato de cálcio amorfo
MICP Microbially induced carbonate precipitation - Precipitação de carbonato
induzida microbiologicamente
CaCO3 Carbonato de cálcio
pH Potencial hidrogeniônico
°C Graus Celsius
Ca2+ Íon Cálcio
CO32- Íon Carbonato
Kps Constante do produto de solubilidade
M Mol
O2 Dióxido de oxigênio
LAMAB Laboratório de Microbiologia Ambiental e Biotecnologia
IPTSP Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública
UFG Universidade Federal de Goiás
mL Mililitros
mm Milímetros
m/v Massa sobre volume
μL Microlitros/milímetro cúbico
g Gramas
g/L Gramas por litro
NaCl Cloreto de Sódio
KH2PO4 Fosfato monopotássico
μm Micrômetro
h Horas
BHI Brain Heart Infusion – Infusão cérebro-coração
v/v Volume sobre Volume
cm Céntimetro
m/m Massa sobre Massa
m Metro
NBU Caldo nutriente suplementado com ureia
ACU Suplemento acetato de cálcio
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...................................................................................15
1.1. JUSTIFICATIVA E IMPORTANCIA DO TEMA..........................................................15
1.2. OBJETIVOS DA PESQUISA.....................................................................................18
1.2.1. Objetivo Geral..................................................................................................18
1.2.2. Objetivos Específicos.......................................................................................18
1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO..................................................................................19
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..............................................................20
2.1. ARGAMASSA...........................................................................................................20
2.1.1. Histórico da Argamassa...................................................................................20
2.1.2. Funções da Argamassa...................................................................................20
2.1.3. Dosagem da Argamassa..................................................................................21
2.1.4. Manifestações Patológicas em revestimentos de Argamassa.........................21
2.2. BACTÉRIAS UREOLÍTICAS.....................................................................................23
2.2.1. Ureases...........................................................................................................23
2.2.2. Precipitação microbiana de carbonato de cálcio..............................................25
2.2.3. Fontes de isolamento de bactérias ureolíticas.................................................26
2.2.4. Sequestro de CO2............................................................................................27
2.2.5. Restauração de prédios históricos...................................................................28
2.2.6. Biocimentação ou bioconcreto.........................................................................28
2.2.7. Proteção da superfície de argamassas e concreto via biodeposição...............29
2.2.8. Remediação de fissuras...................................................................................30
3. METODOLOGIA.................................................................................31
3.1. CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA........................................................................31
3.2. CULTIVO DOS MICRORGANISMOS UREOLÍTICOS..............................................31
3.3. TRIAGEM DAS MELHORES BACTÉRIAS PRODUTORAS DE UREASE...............32
3.4. PREPARAÇÃO DA ARGAMASSA MICROBIANA...................................................33
3.5. AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA ARGAMASSA MICROBIANA NO
ESTADO FRESCO.................................................................................................................34
3.6. AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE BIODEPOSIÇÃO DOS ISOLADOS................35
3.7. AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA ARGAMASSA MICROBIANA NO
ESTADO ENDURECIDO........................................................................................................35
3.8. TRATAMENTO DE REVESTIMENTO ARGAMASSADO FALHO EM
OBRA.....................................................................................................................................35
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................................................37
4.1. AVALIAÇÃO DOS AGREGADOS E AGLOMERANTES.........................................37
4.2. ISOLAMENTO DAS BACTÉRIAS UREOLÍTICAS...................................................38
4.3. SELEÇÃO DAS MELHORES BACTÉRIAS PRODUTORAS DE UREASE.............39
4.4. AVALIAÇÃO DA ARGAMASSA NO ESTADO FRESCO........................................39
4.5. AVALIAÇÃO DA ARGAMASSA MICROBIANO NO ESTADO ENDURECIDO......41
4.6. CARACTERIZAÇÃO DA CAPACIDADE DE BIODEPOSIÇÃO DOS MICRO-
ORGANISMOS.......................................................................................................................42
4.7. TRATAMENTO DO REVESTIMENTO COM MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS..43
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES....................................45
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................47
APÊNDICE..............................................................................................52
15
1. INTRODUÇÃO
1.1. JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA
A argamassa segundo a NBR 7200:1998, consiste em uma mistura homogênea de um
ou mais aglomerantes (cimento, cal), agregado miúdo (areias naturais e artificiais) e água
(ABNT, 1998). A norma de desempenho de edificações habitacionais, NBR 15775-4:2013,
classifica a ocorrência de fissuras e deslocamentos como toleráveis, desde que: não
apresentem fissuras no corpo da alvenaria ou no encontro com elementos estruturais e
destacamento entre placas de revestimentos, que não possam ser detectadas a olho nu. Os
revestimentos de argamassa podem apresentar diversas patologias, entre elas, as principais
são a formação de trincas ou fissuras, os descolamentos e a desagregação da argamassa,
que são agravados por agressores externos como a água. Levando revestimento ao seu
estado-limite de serviço ou último, no qual o revestimento não mais apresenta funcionalidade
para o qual foi projetada, tornando-se um risco a segurança do usuário.
O baixo teor de cimento pode provocar o aparecimento de alterações nas paredes,
como a desagregação do revestimento e a fissuração, causadas pela baixa resistência da
argamassa. Outros fatores como o excesso de finos, agregados que possuem dimensão
excessivamente pequena, podem favorecer o surgimento desses distúrbios patológicos. A
ausência de um controle tecnológico no procedimento de produção e execução da argamassa
também podem levar ao surgimento de diversas manifestações patológicas nos revestimentos
argamassados (THOMAZ, 2002).
As fissuras e a desagregação do revestimento podem ser causadas por diversos
fatores, como: falhas no processo executivo, traço inadequado, teor excessivo de finos e
rigidez excessiva do revestimento, que em grande parte dos casos são potencializados por
ambientes agressivos. A maioria dos mecanismos de degradação desses elementos está
associada diretamente a ação erosiva da água. Sendo assim, o tempo de vida útil da
argamassa pode ser melhorado significativamente, reduzindo sua permeabilidade. Para esta
finalidade, vários materiais orgânicos, tais como repelentes de água, bloqueadores de poros,
e revestimentos, são utilizados para tratamento de superfícies de argamassas
(KRISHNAPRIYA et al., 2015).
Essas alterações na argamassa podem prejudicar na estética da edificação e servir de
entrada para agentes externos, como a água, que aumentam o estado de deterioração e
exposição da estrutura ao ambiente, demandando assim o reparo imediato. Para o conserto
dos revestimentos é necessário a total retirada do mesmo, demandando alto custo e tempo.
A fim de evitar essa necessidade de reparo é necessário à busca de novos métodos. Este
16
trabalho visa estudar o tratamento da desagregação do revestimento por meio de bactérias
biocimentantes.
Essa proposta inovadora de reparar os revestimentos de argamassa com o uso das
bactérias, foi utilizada pela primeira vez para reparação de fissuras com intuito de evitar a
lixiviação em canais (GOLLAPUDI et al., 1995). Contudo, ela vem sendo estudada para ser
empregada para remediações de argamassa, granito, calcário e concreto, de metais
potencialmente tóxicos, radio nucleotídeos e íons de cálcio, sequestro de CO2 atmosférico, na
restauração de prédios históricos, na consolidação de solos e taludes, na redução de poros
em reservatórios, na proteção da superfície de concretos e argamassas, entre outros
(METAYER-LEVREL et al., 1999).
Os micro-organismos utilizados para realizarem os reparos, são ditos ureolíticos,
sendo responsáveis por converter a ureia em amônia e carbonato. Esse processo, chamado
de biomineralização, é bastante comum no meio ambiente e corresponde ao processo pelo
qual organismos vivos precipitam minerais inorgânicos na forma de esqueletos, conchas,
dentes, (XU et al, 2006). A biomineralização pode produzir diferentes fases de polimorfos
anidros de carbonato de cálcio tais como calcita, aragonita e vaterita, bem como fases
cristalinas hidratadas tais como monohidrocalcilta, ikeita e carbonato de cálcio amorfo (ACC)
(ANBU et al., 2016).
Na precipitação de carbonato de cálcio induzida microbiologicamente (MICP, do inglês
microbially induced calcium carbonate precipitation), a urease apresenta papel importante ao
hidrolisar a ureia, por meio de uma grande variedade de micro-organismos capazes de
produzir elevados níveis desta enzima. Existem diferentes polimorfos do cristal de carbonato
de cálcio e a estrutura que é formada depende do tipo da fonte de cálcio utilizada, período de
incubação e atividades metabólicas referentes à espécie microbiana avaliada.
A MICP é uma alternativa promissora para as tecnologias de remediação atuais e
convencionais, capaz de resolver problemas ambientais em campos multidisciplinares. Várias
aplicações como, por exemplo, aumento da qualidade e da melhoria das propriedades de
materiais de construção, remoção de metais pesados e rádio nucleotídeos e sequestro de
dióxido de carbono atmosférico têm sido discutidas.
No mercado da construção civil existe uma grande disponibilidade de produtos
disponíveis para serem utilizados na proteção de superfícies de concreto (BASHEER &
CLEELAND, 2006). Entretanto, a maioria destes produtos são revestimentos a base de
compostos orgânicos voláteis. Estes compostos apresentam efeito poluidor do ar tanto
durante a fabricação quanto na aplicação. Sendo assim, tal condição tem levado ao
17
desenvolvimento de novas formulações, tais como, materiais de revestimento inorgânicos (DE
MUYNCK et al., 2010).
Proteção contra rachaduras e vazamentos são fundamentais em muitas estruturas,
especialmente aquelas que armazenam produtos químicos nocivos. Nesse tipo de situação,
a MICP seria uma grande vantagem. Esta precipitação de carbonato de cálcio induzido, pode
ser desencadeada por micro-organismos na presença de agentes químicos, nesses
ambientes pode-se aumentar o processo de auto cura (DE MUYNCK et al., 2010).
A biomineralização promovida por bactérias vem sendo estudada como uma
tecnologia promissora na área da construção civil. Por essa razão, torna-se importante o
estudo dos microrganismos capazes de promover o processo de biocimentação. No âmbito
da construção civil, considerando a conjuntura climática atual, é necessário buscar materiais
e processos que tenham um menor impacto no ambiente. A indústria do cimento, um dos
principais materiais utilizados pela humanidade, é uma grande emissora de CO2 (5-8% da
emissão antropogênica), responsável pelo consumo de 10-15% da energia industrial mundial
(USON et al., 2013; GONZÁLEZ-KUNZ et al., 2017).
Dessa forma, diante da atual conjuntura faz-se necessário encontrar novas alternativas
capazes de reduzir os impactos provocados pela indústria de cimento e de revestimento a
base de compostos orgânicos. Sendo assim, este estudo investigou a presença de bactérias
ureolíticas capazes de precipitar carbonato de cálcio em rejeitos de construção, selecionou as
que apresentam maior potencial para aplicações e avaliou as mudanças das propriedades
físicas e mecânicas de corpos de prova tratados com estes micro-organismos. Tendo em vista
que o uso destes pode promover menores danos ao meio ambiente, possibilitando assim o
seu tratamento sem a necessidade de extração do revestimento, pois, além da redução do
custo, reduzirá o consumo de materiais que seriam necessários para refazer aquele
revestimento.
18
1.2.OBJETIVOS DA PESQUISA
1.2.1. Objetivo Geral
Avaliar o potencial de biocimentação de bactérias ureolíticas, oriundas de rejeito de
construção civil, capazes de precipitar cristais de carbonato de cálcio, bem como examinar as
suas aplicações em remediação de fissuras e melhorias de propriedades físico-mecânicas de
corpos de prova de argamassa tratados com estes micro-organismos.
1.2.2. Objetivos Específicos
Isolar bactérias ureolíticas de amostras de rejeitos de construção civil;
Selecionar entre os isolados aqueles que apresentam maior capacidade ureolítica;
Quantificar qualitativamente a produção de carbonato de cálcio pelos isolados
selecionados;
Verificar o comportamento da argamassa com os micro-organismos em seu estado
fresco e endurecido;
Qualificar a aplicação da argamassa microbiana na agregação de arenitos como
integrante da argamassa e como produto para proteção da superfície de argamassas;
Analisar a eficácia da bactéria para a redução da desagregação dos revestimentos
argamassados com baixa resistência mecânica;
Desenvolver mecanismo alternativo para tratamento de patologias;
19
1.3.ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho encontra-se segmentado em vários tópicos que vão desempenhar função de estrutural da pesquisa e conceber a pesquisa. Essa estrutura pode ser observada por meio da figura 1.
No primeiro momento, a revisão bibliográfica, foi realizada de forma a estabelecer breves conceitos sobre as bactérias ureolíticas, suas capacidades de bioprecipitação e suas aplicações. Em seguida foi apresentado sobre a prospecção e utilização de bactérias ureolíticas precipitadoras de carbonato de cálcio como biocimentadoras.
Dando sequência na metodologia foi abordada a parte experimental do trabalho, como se pretende avaliar e caracterizar a argamassa microbiana e a sua capacidade de tratar revestimento de argamassa.
Finalizando o trabalho, foram elaborados os resultados do estudo a partir da discussão, análise e caracterização dos ensaios, para posteriormente construir as conclusões.
Figura 1 – Fluxograma das atividades que estruturarão o trabalho. Fonte: Acervo Pessoal.
20
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1.ARGAMASSA
2.1.1. Histórico da Argamassa
No Brasil, as argamassas são o principal produto de revestimento e assentamento de
alvenarias. São materiais de construção, com propriedades de aderência e endurecimento,
obtidos a partir da mistura homogênea de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo (areia)
e água, podendo conter ainda aditivos e adições minerais. (CARASEK, 2010).
O registro mais antigo do uso da argamassa como material de construção é da pré-
história, datado de 11.000 anos atrás. Foi encontrado no sul da Galiléia, próximo de Yiftah’el,
em Israel, descoberto em 1985, ela foi encontrada depois que uma escavação para abrir uma
rua fora feita, era um piso polido de 180m², feito com pedras e uma argamassa de cal e areia,
pesquisadores estimam ter sido produzido entre 7.000 a.C. e 9.000 a.C. (EUROPEAN
MORTAR INDUSTRY ORGANIZATION - EMO, 2006; HELLENIC CEMENT INDUSTRY
ASSOCIATION - HCIA, 2006). Também produzida com massa de cal e pedras é datada a
segunda argamassa mais antiga, 5600 a.C., no pátio da Vila de lepenske-Vir, hoje Iuguslávia.
(GUIMARÃES, 1997).
Por intermédio das inovações das técnicas de edificação, novos materiais vêm sendo
criados. As novas argamassas usuais possuem em sua composição o cimento Portland e
aditivos orgânicos para melhorar suas propriedades físicas e químicas, como a
trabalhabilidade. Um exemplo desses aditivos são os incorporadores de ar, que modificam a
reologia da argamassa fresca pela introdução de pequenas bolhas de ar, ou mesmo os
aditivos de retenção de água. No começo do século passado surgiram as argamassas
industrializadas, misturas prontas, dosadas em plantas industriais, para as quais, na obra, só
é necessária a adição de água, e que são muito empregadas atualmente no Brasil.
(CARASEK, 2010).
2.1.2. Funções da Argamassa
Como demonstrado no livro de Bauer (2005) as argamassas possuem funções que se
relacionaram de acordo com as suas finalidades ou aplicações. O foco deste trabalho é para
aquela que é um dos métodos mais empregadas na construção civil, o de revestimentos de
paredes, mas além desta a argamassa ainda possui função de assentamento de alvenaria,
piso, contra pisos, chapisco, colante, rejuntamento e reparo. Usada para revestir paredes,
muros e tetos, a argamassa de revestimento, pode ser dividida em camadas diferentes, do
quais podem ser constituídas por várias camadas com características e funções específicas,
comumente dividas em chapisco, emboço e reboco.
21
Ainda segundo Bauer (2005) um revestimento argamassado possui como atribuições:
proteger a alvenaria e a estrutura contra a ação do intemperismo, no caso dos revestimentos
externos, integrar o sistema de vedação dos edifícios, contribuindo com diversas funções, tais
como, isolamento térmico, isolamento acústico, estanqueidade à água, segurança ao fogo e
resistência ao desgaste e abalos superficiais e regularizar a superfície dos elementos de
vedação e servir como base para acabamentos decorativos, contribuindo para a estética da
edificação. Visando satisfazer às funções citadas, algumas propriedades tornam-se
essenciais para essas argamassas, a saber: trabalhabilidade, consistência, plasticidade,
adesão inicial, baixa retração, aderência, baixa permeabilidade à água, resistência mecânica,
principalmente a superficial, capacidade de absorver deformações.
2.1.3. Dosagem da Argamassa
No mercado da construção existem inúmeros métodos racionais para dosagem e
controle do concreto. No entanto, para as argamassas ainda não há métodos totalmente
consagrados e difundidos para esse propósito, de manter um controle tecnológico rigoroso.
Estudos vêm sendo realizados por grupos de pesquisadores a fim de suprir esta necessidade.
Dentre eles, destacam-se as contribuições de Selmo (1989) e diversas outras publicações de
Carasek e do grupo de pesquisa do CPqDCC/EPUSP (Sabbatini, Barros, Helene, dentre
outros). (GOMES e NEVES, 2001)
Por esse motivo, é comum o uso de traços tabelados, baseados em normas e
documentos feitos por instituições técnicas, para o preparo de argamassas de assentamento
e revestimento em obra. Outro motivo que favorece essa falta do controle técnico da
argamassa, é o fato de que devido à “menor responsabilidade aparente” com a argamassa,
quando comparado ao concreto que tem função estrutural, sendo assim muitas construtoras
não querem investir em um estudo de dosagem em laboratório, razão pela qual não se
desenvolveram e consolidaram muitos métodos de dosagem. (SELMO, 1989)
2.1.4. Manifestações Patológicas em Revestimentos de Argamassa
A degradação da argamassa ocorre devido aos ataques de agentes externos os quais
ocorrem formas diferentes, podendo ser classificadas em físicas, mecânicas, químicas e
biológicas. Todavia, essa classificação é didática, o que ocorre na prática é a interação de
vários destes fatores. Além dos fatores externos a deterioração dos revestimentos de
argamassa também pode ter sua origem causada por fatores internos. Esses fatores internos
são aqueles que afetam a durabilidade da argamassa, sendo os principais: os materiais
constituintes da argamassa, o traço da argamassa e a sua execução. Nos revestimentos de
argamassa as patologias geralmente se manifestam através de efeitos físicos nocivos, como:
22
desagregação, descolamento, vesículas, fissuração e aumento da porosidade e
permeabilidade. (CARASEK, 2010)
As causas das manifestações patológicas nos revestimentos de argamassa são
originadas da junção de mais de um fator, seja ele externo ou interno. (CARASEK, 2010).
Dessa forma, os aspectos ligados à influência dos materiais constituintes das argamassas de
emboço ou camada única (cimento, cal, agregados, adições, aditivos e água) na durabilidade
dos revestimentos, serão tratados a seguir.
Por ser um material industrializado, o cimento Portland, possui excelente controle de
qualidade o que faz com que seja pouco responsável pela deterioração da argamassa. Na
maioria dos casos, em que existem problemas nos revestimentos associados ao cimento, em
geral, estão ligados a dosagem do traço e não da qualidade do cimento. Traços muito ricos,
em cimento, levam a rigidez, retração, fissuração e descolamento do revestimento, já em
traços muito pobres, o revestimento se desagregara. (BAUER, 2005)
No Brasil a qualidade da cal está ligada à sua origem, apesar de existirem cales muito
boas ainda existem cales inadequadas, geralmente produtos de origem duvidosa,
normalmente resultado de um processo de fabricação com baixo controle de produção, ou
mesmo de uma mistura rudimentar de cal com outros materiais. O principal problema
observado com a cal hidratada é a presença de óxidos não hidratados em teor excessivo.
(CARASEK e CASCUDO, 1999).
Os agregados representam cerca de 60% a 80% da argamassa pronta, resultando em
grande atuação tanto em seu estado fresco, quanto, no desempenho do revestimento
endurecido. As areias são escolhidas pelo construtor geralmente em função do custo e do
acabamento, o que pode gerar séria fonte de manifestações patológicas. Os problemas dos
revestimentos atribuídos às areias podem ser separados em dois grupos: relacionados à
composição química e a mineralógica, está ligado com a retração e consequente fissuração
das argamassas. Outro efeito prejudicial dessas partículas muito finas é que elas podem
recobrir os grãos de areia e prejudicar a adesão entre a pasta aglomerante e a areia,
reduzindo a coesão interna da argamassa, deixando o revestimento pulverulento (SELMO,
1986).
Em relação aos aditivos em revestimentos de argamassa os mais empregados são os
incorporadores de ar e os retentores de água. Os incorporadores de ar tratam-se de produtos
que, adicionado em pequena quantidade à argamassa, são capazes de formar microbolhas
de ar, homogeneamente distribuídas na argamassa, conferindo-lhe principalmente melhor
trabalhabilidade e redução do consumo de água de amassamento, o que pode ajudar a reduzir
o risco de fissuração. No entanto, estes aditivos devem ser empregados com cautela, pois, se
23
o ar for incorporado em teores muito elevados, isto pode prejudicar a aderência da argamassa
com o substrato. (CARASEK, 2010)
Por último à água, o seu principal problema está relacionado à presença de sais
solúveis, que podem gerar as eflorescências nos revestimentos e também acelerar a pega da
argamassa. Por outro lado, a presença de matéria orgânica pode retardar a pega e o
endurecimento da argamassa. Por esses motivos, não se pode utilizar água do mar e outras
águas com alto teor de sais solúveis e outras substâncias nocivas. (CARASEK, 2010)
2.2.BACTÉRIAS UREOLÍTICAS
O processo no qual organismos vivos sintetizam minerais inorgânicos é denominado
biomineralização. A precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) é um exemplo conhecido
deste fenômeno, promovida por células bacterianas e suas respectivas atividades
metabólicas. Na precipitação de carbonato de cálcio induzida microbiologicamente os micro-
organismos são capazes de secretar um ou mais produtos metabólicos que reagem com íons
cálcio no ambiente, resultando na precipitação de minerais (DHAMI et al., 2013).
Esse processo, realizado naturalmente pelas bactérias, a biomineralização, pode
produzir diferentes fases de polimorfos anidros de carbonato de cálcio tais como calcita,
aragonita e vaterita, bem como fases cristalinas hidratadas, tais como monohidrocalcilta, ikeita
e carbonato de cálcio amorfo (HAMMES et al., 2003; DHAMI et al. 2013b; ANBU et al. 2016).
O processo de MICP é uma técnica efetiva e ecologicamente correta que pode ser
aplicada em diversas formas, incluindo a remediação de íons cálcio, radionucleotídeos e
metais pesados, sequestro de CO2, restauração de calcário em prédios históricos, bio-
estabilização de solos e taludes, biocimentação, proteção da superfície de argamassas e
concreto, remediação de fissuras dentre outras aplicações (METAYER-LEVREL et al. 1999;
AL-THAWADI, 2008; DE MUYNCK et al. 2010; PENG et al. 2010; ACHAl et al. 2012; PHILLIPS
et al. 2012; ABO-EL-ENEIN et al. 2013).
2.2.1. Ureases
As uréases, são enzimas responsáveis pela hidrólise da ureia, foram isoladas
inicialmente em sua forma cristalina a partir da planta conhecida como feijão-de-porco
(SUMMER 1926). São amplamente distribuídas na natureza e encontradas no solo e em
ambientes aquáticos estando presentes em plantas, algas, bactérias, fungos e invertebrados.
As ureases fazem parte da superfamília das amidohidrolases e fosfotriesterases. Mesmo
apresentando diferentes estruturas proteicas, as ureases exercem uma única função
24
catalítica, a hidrólise da ureia, tendo como produtos finais a amônia e o ácido carbônico (AL-
THAWADI 2008; JIANG et al. 2016).
Uma característica essencial das ureases é a presença de centros metálicos em seus
sítios ativos, cuja função é ativar o substrato para que ocorra a reação. Essas enzimas são as
únicas a possuírem íons de níquel em seus sítios ativos dentre as outras da superfamília das
metalohidrolases (HAUSINGER et al. 2001). Desde a sua descoberta, a urease tem sido
objeto intenso de pesquisa, visando elucidar seu papel e ocorrência na natureza, seus
mecanismos de funcionamento, a reação a compostos exógenos e sua especificidade de
ação. No solo, estas desempenham papel fundamental ao fornecer nitrogênio na forma de
amônia aos organismos. Assim, esta função é essencial para promover o crescimento destes
(KRAJEWSKA 2009).
2.2.2. Precipitação microbiana de carbonato de cálcio
De acordo com Hammes e et al (2003) a precipitação de carbonato de cálcio é um
processo químico que é controlado por quatro fatores: concentração do carbono inorgânico
dissolvido, concentração dos íons cálcio, o pH e a presença de sítios de nucleação.
Para a ocorrência da precipitação de carbonato de cálcio por micro-organismos, a
concentração inorgânica, a concentração de íons cálcio e o pH, são a chave, sendo que a
presença de sítios de nucleação não é fator crucial, pois as bactérias podem se comportar
como sítios ativos de nucleação (AL-THAWADI, 2008).
Em estudos de Achal (2012) a presença de vários grupos de íons que apresentam
cargas negativas na parede da célula, em pH neutro, podem fazer com que íons metálicos
carregados positivamente se liguem às superfícies microbiana. Esses íons podem
posteriormente reagir com ânions para formar um sal insolúvel. O ânion desse sistema pode
ser de origem microbiana (produto do seu próprio metabolismo), ou pode ter advindo de
origem abiótica. Em caso de excesso suficiente de cátions e ânions, o sal metálico ainda é
responsável por iniciar a formação de mineral na superfície celular, atuando como um sítio de
nucleação.
Existem duas vias metabólicas para a formação bacteriana de carbonatos: autotrófico
e heterotrófico. Na primeira, o dióxido de carbono é utilizado como fonte de carbono,
provocando sua redução no ambiente bacteriano. Na presença de íons de Ca2+, a depleção
resulta no aumento da produção de carbonato de cálcio (CASTANIER et al., 2000). Na
segunda, a via heterotrófica, os micro-organismos podem formar carbonato através da
precipitação ativa ou passiva. Na precipitação ativa, a produção de íons carbonato ocorre
25
devido à troca iônica através da bomba iônica de cálcio ou de magnésio. Já no processo de
precipitação passiva, a produção do íon carbonato ocorre devido à amonificação de
aminoácidos, redução de nitratos ou pela degradação da ureia. Independentemente dos casos
supracitados, a amônia é produzida como produto metabólito final, o que resulta no aumento
do pH (AL-THAWADI, 2008).
Segundo estudo de Dhami e autores (2013) a precipitação de carbonato de cálcio é
em geral, uma função linear resultante do produto da concentração de íons de Ca2+ e CO32-.
Sendo assim, obedece-se a cinética das reações, caso um dos reagentes estiver em excesso
(ACHAL et al. 2015). As bactérias exercem papel fundamental ao influenciar a saturação
atingível e a taxa de precipitação de carbonato de cálcio, regulando a morfologia dos cristais
formados. Quando a concentração destes íons excede o produto de solubilidade (Kps), a
solução do meio se torna supersaturada. Quanto mais supersaturada for a solução, maior é a
chance de a precipitação de carbonato de cálcio ocorrer.
A urease ao hidrolisar a ureia, produz amônia e carbamato (Eq. 1), que se hidrolisam
espontaneamente para produzir outra molécula de amônia e ácido carbônico (Eq. 2). Estes
produtos equilibram-se em meio aquoso, formando bicarbonato e amônio, além de íons
hidróxido (Eq. 3 e 4) que resultam na elevação do pH. Esta alteração do pH pode alterar o
equilíbrio do bicarbonato, gerando íons carbonato (Eq. 5) que na presença de íons solúveis
de cálcio, precipitam como CaCO3 (Eq. 6) (HAMMES et al., 2003; DHAMI et al., 2013). A
Figura 2 esquematiza o processo de produção de carbonato de cálcio pela enzima urease.
CO(NH2)2 + H2O ⟶ NH2COOH + NH3 (1) Uréia Água Carbamato Amônia
NH2COOH + H2O ⟶ NH3 + H2CO3 (2) Carbamato Água Amônia Ácido Carbônico
H2CO3 ⟷ HCO3- + H+ (3)
2NH3 + 2H2O ⟷ 2NH4
+ + 2OH- (4)
HCO3- + H++ 2NH4
+ + 2OH- ⟷ CO32- + 2NH4
+ + 2H2O (5)
CO23- + Ca2+ ⟷ CaCO3 (6)
Carbonato de Cálcio
A parede celular bacteriana também pode apresentar cargas negativas, e com isso,
atrair cátions como Ca2+ para depositarem-se na sua superfície celular. O Ca2+ reage com os
íons CO23- e precipitando carbonato de cálcio na superfície da parede celular que leva à morte
das bactérias (Eq. 7 e 8) (HELMI et al. 2016).
26
Ca2+ + Célula → Célula– Ca2+ (7)
Célula– Ca2+ + CO23-→ Célula–CaCO3 (8)
Figura 2 – Modelo esquemático resumindo o papel da urease na precipitação CaCO3 mediada por micro-organismos na presença de elevada concentração de íons Ca2+. Fonte: adaptado de Al-Thawadi 2008.
2.2.3. Fontes de isolamento de bactérias ureolíticas
A precipitação do carbonato de cálcio e a atividade da urease são baseadas em
diversos fatores ambientais, tais como, o tipo de bactéria, a concentração celular bacteriana,
o pH, a temperatura, e a concentração de ureia e cálcio (HAMMES E VERSTRAETE 2002;
MORTENSEN ET AL. 2011; QABANY et al. 2012; HELMI Et al. 2016).
As concentrações celulares bacterianas elevadas aumentam a quantidade de
carbonato de cálcio precipitada por MICP, devido ao aumento da concentração de urease e
da hidrólise da ureia (OKWADHA E LI 2010). A hidrólise da ureia tem uma relação direta com
a concentração celular bacteriana (NG et al. 2012). Stock-Fischer e colaboradores em 1999
demostraram que as células atuam como locais de nucleações para precipitação de CaCO3,
sendo este um fator importante para precipitação dos cristais. Neste estudo, os autores
compararam a eficiência da precipitação microbiana de carbonato de cálcio com a
precipitação química induzida e constataram que 98 % da concentração inicial de Ca2+ foi
precipitada microbiologicamente enquanto que apenas 35% e 54% foi precipitado
quimicamente em água e em meio, respectivamente. Esta diferença foi constatada porque as
bactérias se portaram como sítio ativo de nucleação para o CaCO3 e criaram um ambiente
alcalino propício para a formação e crescimento dos cristais.
A produção de carbonato de cálcio é influenciada pelo pH, pois a enzima urease
apenas se ativará em faixas de pH específicas para que a hidrólise da ureia ocorra. Grande
27
parte do CaCO3 precipitado ocorre em condições alcalinas, com pH variando entre 8,7 e 9,5
(STOCKS-FISCHER et al. 1999; HELMI et al. 2016).
A hidrólise da ureia pela urease depende da temperatura, assim como em outras
reações enzimáticas. A temperatura ótima para a maioria das ureases varia entre 20 a 37°C
(OKWADHA E LI 2010; HELMI et al 2016). DHAMI et al. (2014) constatou que a enzima urease
é completamente estável a 35°C, mas quando a temperatura é aumentada para 55°C a
atividade da enzima cai cerca de 47%.
O processo de hidrólise não só apenas eleva o pH do meio como também libera
nitrogênio que pode ser utilizado como fonte de energia (ACHAL E PAN 2014). Isso ocorre
porque o micro-organismo pode produzir amônia como produto da hidrólise enzimática da
ureia, criando um ambiente alcalino ao redor da célula, elevando o pH e consequentemente
induzindo a precipitação de CaCO3 (STOCKS-FISCHER et al. 1999). A concentração da fonte
de cálcio e de ureia é importante para a precipitação. Altas concentrações destes
componentes diminuem a eficiência na precipitação de calcita, enquanto que a eficiência é
aumentada em baixas concentrações (0,05 – 0,25M) (OKWADHA E LI 2010).
A composição do meio de cultura também pode afetar a morfologia, pois diferentes
espécies bacterianas são capazes de precipitar diferentes formas, quantidades e tamanhos
de cristais de carbonato partindo do mesmo meio sintético. Vários pesquisadores têm utilizado
diferentes tipos de fontes de cálcio para indução da precipitação de CaCO3, sendo que o
cloreto de cálcio é uma das melhores para indução da precipitação (ACHAL E PAN 2014).
Contudo, esta fonte de cálcio ao ser utilizado para melhorar as propriedades mecânicas ou
reparar estruturas de argamassa e concreto pode apresentar efeito contrário, e promover
patologias graves. A corrosão eletroquímica causada pelo ataque dos cloretos é uma das
principais causas de deterioração das estruturas de concreto armado (CASCUDO 1997).
2.2.4. Sequestro de CO2
Uma questão ambiental importante a ser levantada é o aquecimento global que ocorre
devido a concentrações crescentes de CO2 na atmosfera terrestre (YADAV et al 2011). O CO2
é removido primariamente da atmosfera via fotossíntese realizada por plantas e organismos
marinhos e retorna para atmosfera através da respiração de organismos quimiorganotróficos
e animais. A MICP é um método efetivo para remoção de CO2 do meio ambiente (PENG et
al. 2010; PHILLIPS et al. 2012). Neste caso, o CO2 é convertido em minerais de carbonato
que podem formar diferentes cristais como calcita, vaterita, aragonita, dolomita e magnesita.
28
2.2.5. Restauração de prédios históricos
A MICP foi utilizada em experimento realizado na cidade francesa de Thouars, para o
tratamento da torre de uma igreja do século XII feita de rocha calcária. Le-Metayer-Levrel e
colaboradores (1999) validaram a viabilidade do processo microbiano na restauração do
calcário da superfície tratada. A proteção superficial da rocha foi promovida pelo carbonato
de cálcio produzido pelos micro-organismos, reduzindo a absorção de água, sem alterar sua
aparência estética. Além disso, foi constatado que o desenvolvimento abundante de bactérias
carbonatogênicas preveniu a formação de consórcios de bactérias acidificadoras.
2.2.6. Biocimentação ou bioconcreto
O cimento é um dos materiais de construção mais utilizado no mundo (STABNIKOV et
al. 2013). Entretanto, sua produção gera impactos ambientais durante todas as etapas da
fabricação. Somado a este fato, a produção de cimento mundial é responsável pelo consumo
de cerca de 10% da energia industrial total e 5% da emissão antropogênica de CO2 (WORREL
et al. 2001). O biocimento é uma alternativa ao cimento (DE MUYNK et al. 2010) que pode
produzir materiais aglutinantes por meio do tratamento com MICP para melhorar a resistência
e durabilidade de materiais cimentícios (PHILLIPS et al. 2012; DHAMI et al. 2013).
Na construção civil, a MICP é empregada principalmente em duas formas: como
material de cimentação ou como uma camada de proteção superficial. Enquanto o primeiro é
chamado de biocimentação o último é chamado de biodeposição (ACHAL E MUKHERJEE
2015). O “biocimento” é produto da MICP que visa diminuir ou eliminar os espaços entre as
partículas de um material granular (por exemplo, a areia como agregado). Para atingir esse
objetivo, utiliza-se um meio líquido contendo bactérias, ureia como uma solução de substrato
e íons de cálcio. A enzima urease, produzida pela bactéria, hidrolisa a ureia que juntamente
com os íons de cálcio são utilizados como base para formar o “biocimento”. O cimento une os
grãos, criando uma massa sólida (RONG e QIAN 2012).
A atividade enzimática da cepa bacteriana e da composição do meio de cultura
utilizado, está diretamente relacionada a biocimentação. Dessa forma, quanto mais elevada a
atividade da urease e melhor o perfil nutricional do meio, maior é a capacidade de precipitação
de carbonato de cálcio. (AFIFUDIN et al. 2011). A biocimentação também é utilizada para a
melhoria da resistência à compressão de outros materiais constituídos de cimento (CHENG e
CORD-RUWISCH 2012).
A areia é um material abundante na natureza e por isso é o mais utilizado como
agregado para fabricação de materiais de construção e estruturas. Muitos são os estudos
29
perante o qual associou-se com sucesso a MICP à cimentação da areia. Uma melhoria na
resistência à compressão de até 25% foi constatada quando se utilizou a biocimentação
induzida por Shewanella sp. isolada a partir de águas termais. Em estudos realizados por
Achal e colaboradores (2012), a biocimentação foi usada em conjunto com cimento
convencional para fazer argamassas. As células bacterianas cultivadas em meio líquido foram
adicionadas na mistura de areia e cimento e corpos de provas de 70.6 mm foram moldados.
Tais amostras de cimento mostraram um aumento de 17-36% da resistência à compressão,
enquanto a resistência à permeabilidade à água fora aumentada quatro vezes.
2.2.7. Proteção da superfície de argamassas e concreto via biodeposição
Elementos e materiais de construção como estruturas de concreto e argamassa estão
suscetíveis à ação do intemperismo de vários fatores químicos, físicos e biológicos (LE-
METAYER-LEVREL et al. 1999). O avanço progressivo da dissolução da matriz mineral como
consequência do intemperismo leva ao aumento da porosidade, consequentemente, a uma
redução das características mecânicas. (DE MUYNCK et al. 2010). Assim sendo, com o
objetivo de diminuir a suscetibilidade à deterioração, vários tratamentos de conservação têm
sido empregados para alterar algumas características das rochas. Repelentes de água têm
sido aplicados para proteger as rochas do acesso de água e de agentes agressivos presentes
na atmosfera. O uso de consolidantes para rocha visa o reestabelecimento da coesão entre
os grãos deteriorados da mesma. Contudo, ambos os tratamentos de conservação estão
sujeitos a frequente controvérsia devido à sua ação não reversível e à sua atuação limitada,
podendo até contribuir para acelerar a deterioração de rochas (DE MUYNCK et al. 2010).
Na biodeposição, uma camada de carbonato de origem microbiológica é precipitada
sobre um substrato poroso, tal como tijolo, cimento ou argamassa. A MICP pode depositar os
cristais formados de carbonato dentro dos poros da superfície e evitar a entrada de materiais
nocivos para o substrato. Assim, a superfície de materiais porosos, tais como tijolos, concretos
e pedra calcária, pode ser protegida da ação da água ou da invasão química (ação de cloretos
e sulfatos, por exemplo) (PHILLIPS et al. 2013).
A biodeposição envolve vários micro-organismos, caminhos e ambientes. Esta pode
ser obtida através da exposição da superfície à cultura de bactérias ureolíticas. A exposição
pode ser feita por imersão ou pulverização (De MUYNCK et al. 2010). A biodeposição foi
utilizada por DICK et al. (2006) no tratamento e restauração de estruturas degradadas. Nos
seus experimentos, cubos de 30 mm foram incubados em jarras estéreis com meio líquido
contendo ureia e fonte de cálcio. Várias camadas de calcita foram depositadas sobre o
calcário degradado durante 4 semanas. Concluíram que a melhor biodeposição homogênea
30
de calcita em cubos de calcário foi obtida pela bactéria com maior eficiência ureolítica. Depois,
uma tentativa bem-sucedida foi feita para melhorar a eficiência do processo em biodeposição
de calcário baseado na influência de parâmetros químicos, ou seja, a concentração de sais
de cálcio e de ureia. O aumento das concentrações desses constituintes em certo nível e a
repetição do tratamento melhorou a resistência do calcário em absorver água, devido a MICP.
Além disso, os corpos de prova tratados aumentaram sua resistência frente à sonicação1.
A MICP tem sido proposta como um método ecológico para proteger rochas
ornamentais deterioradas (LE METAYER-LEVREL et al., 1999) e como um método de
melhoramento da durabilidade de materiais cimentícios (RAMACHANDRAN et al., 2001). De
Muynck et al. (2010) em experimentos com Bacillus sphaericus crescidos em meio com ureia,
constataram a biodeposição com este micro-organismo como um tratamento para superfícies
de materiais cimentícios com diferentes porosidades. Os autores demonstraram que o
tratamento resultou em um aumento da resistência de corpos de prova de argamassa.
2.2.8. Remediação de fissuras
Zhong e Islam (1995) utilizaram a consolidação de misturas de areia, compostas por
bactérias, nutrientes e um material para remediação de rachaduras em granito. Dentre os
materiais avaliados nas misturas, os granitos que foram tratados com S. pasteurii, sílica ativa
(10%) e areia (90%) mostraram aumento à força compressiva e a redução da permeabilidade.
Em estudo sobre remediação em concreto com S. pasteurii, Ramachandran et al.
(2001) constataram que a precipitação bacteriana de CaCO3 era muito efetiva na remediação
de rachaduras nesse elemento, aumentando a resistência à compressão em cubos de
argamassa com rachaduras. Entretanto, a remediação microbiana foi mais efetiva em
rachaduras superficiais do que nas mais profundas devido ao fato de S. pasteurii ser um
organismo que cresce mais ativamente na presença de O2. De Belie e De Muynck (2010), em
estudo semelhante, avaliaram a capacidade de B. sphaericus de reparar fissuras em concreto
através da precipitação de carbonato de cálcio pela via de hidrólise da ureia. Observaram-se
que cristais de CaCO3 formaram no interior dos poros do material estudado, selando a
rachadura. Um dos resultados desse efeito foi o decréscimo da permeabilidade à água.
1 Sonicação é o procedimento que utiliza a energia das ondas sonoras, mais comumente o ultrassom.
31
3. METODOLOGIA
3.1. CARACTERIZAÇÃO DA PESQUISA
Este tópico define a proposta de metodologia que foi utilizada neste trabalho, bem
como apontar quais ferramentas foram empregadas na condução e análise dos resultados.
Em um primeiro momento foram realizadas as revisões de literatura sobre a argamassa e as
bactérias ureolíticas, com o intuito de enriquecer a pesquisa e desenvolver os futuros métodos
de avaliação do produto final. No segundo momento as amostras foram levantadas para a
seleção e produção dos micro-organismos, a partir dessa seleção foi possível a elaboração
dos traços e cálculos de dosagem para definir as quantidades que seriam gastas de materiais
e selecionados (bactérias). Na sequência foi possível desenvolver os corpos de prova dos
grupos controle e dos grupos tratados com os micro-organismos, que segundo os ensaios
predeterminados por normas serviriam como comparação entre os grupos.
Para elaboração das conclusões, os resultados foram dispostos em formas de gráficos
e quadros, a fim de que sejam feitas comparações que comprovem ou não a viabilidade da
pesquisa e dos estudos. Nesta fase também são identificados os possíveis problemas
operacionais que possam impedir ou retardar a realização da pesquisa, bem como possíveis
contribuições e sugestões para a continuidade da pesquisa.
3.2.CULTIVO DOS MICRORGANISMOS UREOLÍTICOS
Para o cultivo das bactérias ureolíticas, amostras de solo de rejeitos de construção civil
foram coletadas em cinco pontos diversos de um prédio em construção localizado no hospital
escola da UFG. O solo coletado em uma profundidade máxima de cinco centímetros,
acondicionados em sacos plásticos estéreis e encaminhadas ao Laboratório de Microbiologia
Ambiental e Biotecnologia do Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública da Universidade
Federal de Goiás (LAMAB/IPTSP/UFG).
As porções de solo coletadas foram peneiradas (Granutest, malha em abertura de 2
mm) e cinco gramas adicionadas a Erlenmeyers contendo 45 mL de solução salina a 0.85%
de NaCl (m/v). Os Erlenmeyers colocados sob agitação em shaker a 130 rpm e 30 °C por uma
hora. Após este tempo, as amostras diluídas de até 10-7. Em seguida, 100μL de cada diluição
foram inoculadas em placas contendo o meio diferencial de Christensen e incubadas a 30 °C.
A produção dos microrganismos ureolíticos ocorre utilizando-se o meio ágar ureia de
Christensen (CHRISTENSEN, 1946) constituído de (g/L): NaCl, 5g; KH2PO4, 2g; peptona, 1g;
glicose, 1g; vermelho de fenol, 0.012g; ágar, 15g e 50mL de uma solução de ureia a 40%
(m/v).
32
Para esterilizar o ambiente de cultivo das bactérias é utilizada a autoclavagem, a ureia
é esterilizada separadamente por filtragem em membrana Millipore® de 0.22μm de diâmetro
do poro e posteriormente incorporada ao meio, representando uma concentração final de 2%.
Se os microrganismos forem capazes de hidrolisar a ureia, a cor vermelha é evidenciada pelo
indicador de fenol.
O método utilizado adaptado do descrito por Reis (2017), prevê durante um período
de 48h de incubação que as placas são analisadas e colônias isoladas que apresentaram
mudança de cor do meio ao seu redor (alaranjado para rosa) vão ser transferidas para novas
placas contendo o mesmo meio de cultura, utilizando semeadura por estrias. Estas placas
são cultivadas novamente sob as mesmas condições descritas anteriormente. Após cada
período de cultivo é feito sucessivas passagens (5 x) até a garantia de que as colônias obtidas
pelo isolamento se trataram de culturas puras dos micro-organismos. As colônias isoladas
são transferidas para tubos contendo 5mL de Brain Heart Infusion (BHI) e incubados sob
agitação por 48h, a 30°C. Constatado o crescimento bacteriano, 800μL de cada amostra
transferidas para tubos criogênicos contendo 200 μL de glicerol, o que resultará em uma
concentração final de 20% (v/v). O estoque é feito em triplicata para cada isolado e estes são
armazenados em freezer a -20°C, na bacterioteca do LAMAB.
3.3. TRIAGEM DAS MELHORES BACTÉRIAS PRODUTORAS DE UREASE
Para avaliar o potencial ureolítico os microrganismos foram cultivados em meio BHI.
Após o cultivo, retira-se uma alíquota de 10 μL que é inoculada em uma das bordas da placa
de Petri média (diâmetro d = 8.4cm), contendo meio ágar ureia de Christensen e incubadas a
30 °C por 72 horas, sendo dividida em três setores equidistantes 2.8 cm. A produção foi
medida pelo desenvolvimento e progressão da mudança da coloração no meio de cultivo
(Figura 3).
Figura 3 – Modelo esquemático da vista superior de uma placa de Petri dividida em regiões equidistantes de 2.8 cm cada. A circunferência no interior da placa indica o local de inoculação. Fonte: Reis 2017
33
Os isolados são qualitativamente classificados quanto à produção de urease à medida
que atingem e ultrapassem as marcas. Assim, no determinado tempo de leitura, a coloração
da primeira marca classificará o isolado como baixo potencial (+), da segunda como médio
potencial (++) e da terceira como alto potencial ureolítico (+++). As leituras feitas a cada 24h
de incubação. Aqueles que apresentaram mudança na tonalidade do meio mais rapidamente
foram selecionados (FUJITA et al. 2000; CHAHAL et al. 2011).
3.4.PREPARAÇÃO DA ARGAMASSA MICROBIANA
Para a fabricação dos traços de argamassa, é utilizado o cimento Portland CP II F-32
como ligante hidráulico, escolhido por ser largamente utilizado em obras da região e em todo
o Brasil. A caracterização física do cimento foi realizada por meio dos ensaios de massa
unitária e massa específica, conforme prescrito respectivamente nas normas NBR NM
45:2006 e NBR NM 23:2001.
O agregado, uma areia natural adquirida de um fornecedor local proveniente do leito
de rio, foi caracterizado quanto à composição granulométrica segundo a NBR NM 248:2003,
massa específica e massa unitária segundo, respectivamente, as normas NBR NM 52:2009 e
NBR NM 45:2006. Além destes, ainda foi realizada caracterização complementar por meio da
determinação do material fino passante na peneira de 0,075 mm segundo a NBR NM 46:2003
e determinação de impurezas orgânicas descrita na NBR NM 49:2001.
A produção das argamassas é realizada utilizando uma argamassadeira para
homogeneização da amostra. Para a preparação da argamassa de cimento microbiano foi
seguido a metodologia proposta por Abo-el-enein et. al (2013) com adaptações. A argamassa
é preparada utilizando uma relação de cimento:areia de 1:3 (m/m). Cada isolado previamente
cultivado em caldo nutriente suplementado com 2% de ureia (NBU) é misturado à areia e ao
cimento, a uma relação de água/cimento (a/c) de 0.6.
As pastas de argamassa frescas são moldadas em moldes cilíndricos com dimensões
de 5x10 e curadas a temperatura ambiente por 24 horas. Após desmoldagem, a cura das
amostras de controle ocorreu sob água e os corpos de prova que tiveram bactérias
incorporadas à massa sob acetato de cálcio (ACU) à temperatura ambiente durante 28 dias
por pulverização de 30 mL água nas amostras controle e de 15 mL de NBU com a cultura
bacteriana e 15 mL de ACU a cada 48 horas (14 tratamentos).
34
3.5.AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA ARGAMASSA MICROBIANA
NO ESTADO FRESCO
Para caracterização de todos os traços de argamassas no estado fresco foram
realizados os ensaios de determinação da densidade de massa, teor de ar incorporado,
retenção de água, índice de consistência e determinação do teor de fase.
O ensaio para determinação da densidade de massa foi realizado conforme
preconizado pela NBR 13278:2005. O ensaio consiste em determinar a densidade de massa
da argamassa utilizando um recipiente de volume conhecido, e a massa aferida em três
pesagens. A densidade é calculada pela média aritmética simples das três medidas.
Para a determinação do teor de ar incorporado foi realizado ensaio conforme prescrito
na NBR 13278:2005. O método a ser realizado em triplicata, consiste no preenchimento de
um recipiente metálico com argamassa em duas camadas e aplicação de 25 golpes em cada
camada. Uma cápsula de pressão situada na tampa irá liberar o ar sobre a argamassa e
fazendo assim a leitura do teor de ar em porcentagem.
A retenção de água é determinada com base na NBR 13277:2005. Esta norma
preconiza a aplicação da argamassa no Funil de Büchner. A argamassa foi submetida a uma
sucção causada por uma bomba de vácuo, forçando a saída da água por 15 min, o
procedimento será realizado uma única vez para cada argamassa. Esse método é
considerado de fácil execução e confiável por apresentar resultados com pouca dispersão.
A NBR 13276:2005 é utilizada para determinar o índice de consistência das
argamassas. O princípio desse ensaio consiste em medir, por meio de três determinações, o
diâmetro do espalhamento da argamassa após 30 golpes na mesa de consistência da ABNT
“flow table”. O índice de consistência foi calculado pela média aritmética simples das três
medidas.
Na caracterização das argamassas no estado fresco ainda foram realizados os
cálculos para a determinação do teor de fases da argamassa no estado fresco, indicando o
volume de ar, água, finos (<0,075 mm) e areia. O método de cálculo de volume das fases
utilizado foi apresentado por Quarcioni et al. (2009). A partir do traço em massa, é encontrado
o volume dos grãos por meio da multiplicação pela massa específica de cada material. Como
já citado anteriormente, o teor de ar incorporado no estado fresco é determinado pelo método
de ensaio descrito na NBR 13278:2005. O somatório do volume dos grãos de todos os
materiais que compõe a argamassa, juntamente com a água e o teor de ar incorporado
totalizará 100% da argamassa fresca.
35
3.6.AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DA ARGAMASSA MICROBIANA
NO ESTADO ENDURECIDO
Após a caracterização das argamassas no estado fresco, foram moldados diferentes
corpos de prova para a caracterização da argamassa no estado endurecido. Para realização
do ensaio de resistência à tração por flexão e resistência à compressão, foram moldados
corpos de prova de cilíndricos, como descrito no item 3.3, para realização dos procedimentos
segundo a NBR 13279:2005. A densidade de massa aparente no estado endurecido foi
determinada conforme a norma NBR13280:2005 e a absorção por capilaridade seguindo a
NBR 9779:2005. As medidas de absorção de água por poro pressão da argamassa
endurecida foram feitas segundo a NBR 9778:2009.
3.7.AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE BIODEPOSIÇÃO DOS ISOLADOS
Para avaliar a capacidade de biodeposição dos isolados, utilizou-se a metodologia
proposta por Dhami et al. (2013) adaptações. Foi preparado a argamassa utilizando uma
relação de cimento:areia de 1:3 em massa e a relação de água:cimento (a/c) de 0.6. Placas
de argamassa com dimensões de 250x250x10mm foram moldadas e mantidas a temperatura
ambiente durante 24 horas. Após desmoldagem, seguiu-se com a cura durante 28 dias por
pulverização de 30 mL água nas amostras controle e de 15 mL de NBU com a cultura
bacteriana e 15 mL de ACU a cada 48 horas (14 tratamentos). Após tal período, as placas
foram submetidas a um desgaste superficial para avaliar alterações quanto à resistência a
abrasão. Este desgaste foi promovido em cada placa com uma Lixadeira Orbital Makita®
(112x102mm) equipada com uma lixa nº 36 por um período de 60 segundos. A placa é pesada
antes e depois do desgaste em uma balança comercial para avaliação da quantidade de
massa que é desagregada.
3.8.TRATAMENTO DE REVESTIMENTO ARGAMASSADO FALHO EM OBRA
Para comprovação da capacidade de biodeposição da argamassa microbiana foi
realizado o tratamento de um revestimento argamassado cuja resistência fora verificada como
falha, o revestimento se encontrava-se “esfarelando” e é possível visualizar microfissuras por
toda a parede. O revestimento fora encontrado em uma parede externa de uma residência
local próximo ao IFG campus Aparecida de Goiânia. Devidamente autorizado pelo proprietário
do local o revestimento foi tratado seguindo diferentes metodologias, para construção de um
método de aplicação ideal para o melhor benefício do revestimento.
A parede foi isolada e divididas em áreas aproximadas de 40x40cm de área,
resultando em um total de 15 áreas para o estudo. A configuração do tratamento e da
localização de cada área definida pode ser demonstrada pela figura 9, nas quais:
36
a) 5 serviram como grupo controle e permaneceram por toda pesquisa inalteradas para
efeitos de comparação com as placas que sofreram o tratamento;
b) 5 foram tratadas pulverizando toda a superfície da área pré-definida com 15 ml de
ACU cada 24 horas por 7 dias (7 tratamentos);
c) 5 foram tratadas pulverizando toda a superfície da área pré-definida com 15 ml de
NBU e ACU com a cultura bacteriana a cada 24 horas por 7 dias (7 tratamentos);
Figura 4 – Configuração da Metodologia para o tratamento. Fonte: Acervo Pessoal
Após o período 3 das placas foram submetidas a um desgaste superficial para
avaliar alterações quanto à resistência à abrasão adaptada da norma americana ASTM
C1138. Este desgaste foi promovido em cada área com uma Lixadeira Orbital Makita®
(112x102mm) equipada com uma lixa nº40 para parede por um período de 60 segundos.
Durante o lixamento as placas são envoltas em sacos de lixo e o material que se
desprender da área foi acondicionado e depois pesado em uma balança de precisão para
avaliar a quantidade de massa que foi desagregada. Além de avaliar a parede de acordo
com sua capacidade de biodeposição a argamassa passou pelo ensaio de arrancamento
para medir a resistência de aderência seguindo as instruções da NBR 13528 (ABNT,
2010). Foram realizados 1 ensaio (12 arrancamentos) para cada referencial, totalizando 3
ensaios. Os ensaios foram executados com ajuda da equipe da empresa Carlos Campos,
tendo um profissional especializado acompanhando todas as etapas do experimento.
a) a) a)
b) b) b)
c) c) c)
a) a)
b) b)
c) c)
37
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1.AVALIAÇÃO DOS AGREGADOS E AGLOMERANTES
O agregado utilizado, areia natural foi adquirido de vendedor local e seca por 24 horas
em estufa a 100ºC, pode ser caracterizado com areia de granulometria média. Essa
caracterização se dá a partir do cálculo do modulo de finura, cujo valor encontrado foi de 3.13,
que foi obtido a partir da soma das porcentagens retidas acumuladas, representadas no
gráfico abaixo.
Figura 5 – Granulometria do agregado. Fonte: Acervo Pessoal
O agregado não é considerado de alta pulverulência pois o material passante na
peneira 200 (0,075mm) é inferior a 1%. Também não foi encontrado material inorgânico
suficiente, de acordo com teste do colorímetro, figura 11, que possa interferir na argamassa.
Figura 6 – Comparação da amostra da areia com o colorímetro. Fonte: Acervo Pessoal.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,125 0,25 0,5 1 2 4
% R
ETID
A A
CU
MU
LAD
A
ABERTURA DAS PENEIRAS
38
As massas unitárias e específicas da areia e do cimento, que foram utilizadas para
definições dos traços e em seguida para o cálculo do consumo de materiais para a fabricação
da argamassa, da relação água cimento e do proporcionamento da bactéria, foram calculadas
de acordo com as normas já citadas no item 3.4 e estão dispostas no quadro 1.
Quadro 1: Massas especificas e unitárias dos agregados e aglomerantes. Fonte: Acervo Pessoal.
Material/Ensaio Massa Unitária Massa Específica
Areia Natural 1,34 g/cm³ 2,59 g/cm³
Cimento 2,06 g/cm³ 2,92 g/cm³
4.2.ISOLAMENTO DAS BACTÉRIAS UREOLÍTCAS
Foram selecionadas 14 bactérias oriundas do rejeito de construção civil, figura 12. No
Quadro 2 estão dispostos os dados sobre a velocidade do crescimento bacteriano. Aqueles
micro-organismos capazes de crescer no meio em até 24 horas foram considerados do tipo
rápido; entre 24 e 48 horas, intermediário; após 48 horas, lento. A nomenclatura escolhida
para os isolados foi de PM para Prédio da Medicina (isolados advindos de rejeitos de
construção civil).
Quadro 2: Tipo de crescimento respectivo aos isolados bacterianos. Fonte: Adaptado de Reis 2017.
Tipo de Crescimento Amostragem Rápido PM1, PM4, PM5, PM6, PM9, PM11, PM19.
Intermediário PM2, PM7, PM13, PM20, PM22.
Lento PM10, PM21.
Figura 7 –Amostras de solo de rejeitos de construção civil. Fonte: Acervo Pessoal
39
4.3.SELEÇÃO DAS MELHORES BÁCTERIAS PRODUTORAS DE UREASE
No meio dos 14 isolados obtidos, os que apresentaram maior potencial ureolítico,
como pode ser observado no quadro 3, foram PM6, PM7 e PM19. Por possuírem maior
velocidade de crescimento os selecionados PM6 e PM19, foram escolhidos para a produção
dos corpos de prova e para as futuras avaliações.
Quadro 3: Classificação do potencial ureolítico dos isolados. Fonte: Adaptado de REIS 2017
Potencial Ureolítico
Isolado 24 horas 48 horas 72 horas
PM1 + ++ +++
PM2 ++ +++ +++
PM4 ++ +++ +++
PM5 + + ++
PM6* +++ +++ +++
PM7 +++ +++ +++
PM9 ++ ++ +++
PM10 ++ +++ +++
PM11 ++ +++ +++
PM13 + ++ +++
PM19* +++ +++ +++
PM20 - + ++
PM21 ++ ++ +++
PM22 + ++ +++ - ausência de atividade, + baixo potencial, ++ médio potencial, +++ alto potencial. * isolados selecionados.
Nas 24 horas iniciais os potenciais isolados de rejeitos (PM6 e PM19) apresentaram
mudança na cor do meio suficiente para ultrapassar a segunda marca equidistante, chegando
a ocupar toda região da placa.
Estudos realizadas por Hammad e colaboradores (2013) mostraram que isolados de
S. Pasteurii inoculados em tubos contendo o mesmo meio diferencial (ágar ureia de
Christensen), apresentaram mudança intensa e rápida na coloração (também em 24 horas),
indicando uma habilidade maior da hidrólise de ureia pela enzima da bactéria avaliada.
4.4.AVALIAÇÃO DA ARGAMASSA MICROBIANA NO ESTADO FRESCO
Para o controle tecnológico da argamassa foram realizados os ensaios de argamassa
em seu estado fresco. A argamassa misturada, primeiramente sem e logo após com o meio
bacteriano, no misturador passa pelo ciclo de ensaios, citados no item 3.5, densidade de
massa, índice de consistência, retenção de água e teor de ar. Os resultados médios do ensaio
de consistência (quadro 4) da argamassa bacteriano apresentou melhor espalhamento, fator
este devido a bactérias as aeróbicas, que asseguram maior incorporação de ar e logo maior
trabalhabilidade da argamassa.
40
Quadro 4: Índice médio de consistência, retenção de água e teor de ar. Fonte: Acervo Pessoal.
Bactérias Índice de consistência*
Retenção de água*
Teor de Ar*
Sem células
bacterianas 18,5cm 86,16% 15%
Células bacterianas 24,5cm 88,64% 22%
* Valores Médios referenciados de acordo com as normas descritas na metodologia.
O teor de ar da argamassa bacteriana comparado a de controle se mostrou
relativamente alto conforme o quadro 4, o que para os micro-organismos vieram a se tornar
um ponto positivo, nos resultados da biodeposição item 4.6, tendo em vista que as bactérias
produtoras dos cristais de carbonato de cálcio são aeróbicas. A partir desses ensaios e do
traço de argamassa foi possível elaborar o gráfico de teor de fases, figura 13, das argamassas,
que mostra que não existe diferença estáticas, das quantidades de materiais, entre as
argamassas controle e com a presença dos micro-organismos.
Figura 8 – Gráfico do teor de fases da Argamassa controle e da Argamassa bacteriana.
Fonte: Acervo Pessoal
16,79% 18,48%
50,38%
55,43%
10,08%
11,09%
22,00%
15,00%
0,30%0,20%0,15%0,10%
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
Argamassa Bacteriana Argamassa Controle
Micro-organismos
Acetato de Cálcio
Úreia
Meio nutritivo
Ar
Água
Areia
Cimento
41
4.5.AVALIAÇÃO DA ARGAMASSA MICROBIANA NO ESTADO
ENDURECIDO
A partir da argamassa microbiana foram moldados corpos de prova cilíndricos (figura
14). Os isolados não apresentaram diferença estatística em relação corpos de prova controle
que não tiveram micro-organismos incorporados durante a sua elaboração, tanto quanto à
força compressiva, como à absorção de água (Quadro 5). Esperava-se que a produção de
carbonato de cálcio induziria ao aumento da resistência à compressão e a redução da
capacidade de absorver a água, contudo, tal perspectiva não fora alcançada. Acredita-se que
a quantidade precipitada in loco tenha sido insuficiente ou que as condições de meio,
temperatura, tempo de cura e concentração microbiana tenham sido inadequadas. No entanto
estes resultados mostram que a inserção do isolado não afeta prejudicialmente nas
características físicas da argamassa, tornando seu uso viável.
Figura 9 – Corpo de prova cilíndrico, com formação dos cristais de carbonato de cálcio.
Fonte: Acervo Pessoal
Quadro 5: Resistencia mecânica a compressão axial e absorção dos corpos de prova do grupo
controle e dos isolados. Fonte: Adaptado de Reis 2017.
Grupos Isolados Resistência compressão axial 28 dias
Absorção
Referenciais C-0 17.77 Mpa 11.77 %
C-1 17.88 Mpa 11.25 %
Bactérias ureolíticas
PM6 14.94 Mpa 13.30 %
PM7 14.26 Mpa 12.27 %
PM19 9.38 Mpa 12.72 %
*C-0: cura em água; C-1: cura em solução de cálcio e ureia;
42
Nos primeiros dias de cura, as células obtiveram uma boa nutrição, pois a corpo de
prova de argamassa ainda é muito poroso. Contudo, o crescimento pode não ser propício
porque se trata de um ambiente completamente novo para os micro-organismos. O alto valor
de pH da argamassa pode também oferece uma condição para inativar as células e à medida
que o período de cura aumentava, estas começavam a crescer lentamente. Após crescimento
celular, os cristais de carbonato de cálcio teriam precipitado dentro da matriz da argamassa,
assim como fora evidenciado na superfície do corpo de prova, após 28 dias de cura.
Nas pesquisas de Park et al. (2010), corpos de prova que tiveram biomassa (idenficada
como A. crystallopoietes) após 7 dias apresentou redução de 13.6% da resistência em relação
ao grupo controle, enquanto que passados 28 dias, constatou-se um aumento de 8.9%. Os
corpos de prova tratados com Sporosarcina pasteuri sofreram efeito contrário. O micro-
organismo, notadamente adotado na literatura como referência em MICP, foi responsável por
um aumento de 6.3% nos primeiros 7 dias de cura, enquanto que após 28 dias, reduziu a
resistência à compressão em 17.3% em relação ao grupo controle. Desta forma, o tempo de
cura e as características inerentes a cada estirpe são fatores determinantes para o ganho ou
redução da resistência. Estudos posteriores são necessários para confirmar a presença da
fração amorfa no interior do corpo de prova de argamassa através de micrografrias por MEV
e para avaliação do melhor tempo de cura.
4.6.AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE BIODEPOSIÇÃO
Os corpos de prova em forma de placas de argamassa que foram tratadas com meio
contendo os isolados apresentaram redução significativa na capacidade de desagregação de
massa por desgaste abrasivo. Entretanto, não foram notadas distinções entre as placas
tratadas com os isolados. Não se constatou diferença estatística entre os grupos controles,
ou seja, das placas que foram tratadas com água e das que foram tradas com meio o ACU.
As células bacterianas foram responsáveis por uma redução de 69.23% no desgaste abrasivo
em comparação com placas controle que foram tratadas apenas com água (Figura 15).
Pesquisas têm mostrado que a MICP pode ser utilizada como revestimento de
superficies de concreto e argamassa (Ghosh et al. 2005; De Muynck et al. 2008; De Belie e
De Muynck 2009), comprovação feita através de ensaios de degradação tais como os testes
de gelo-degelo, coeficientes de migração de cloretos e carbonatação.
43
Figura 10 – Gráfico da capacidade de biodeposição dos isolados. Fonte: Acervo Pessoal
Normalmente as estruturas de concreto estão submetidas a vários tipos de desgaste.
O desgaste superficial, recorrentente de causas físicas, é um deles. Segundo Metha e
Monteiro (1994) o desgaste superficial é a perda progressiva de massa de uma superfície de
concreto, podendo ocorrer através da abrasão, erosão e cavitação. O primeiro é resultado do
atrito seco, como no desgaste de pavimentos e pisos industriais pelo tráfego de veículos. A
erosão é o desgaste abrasivo pela ação de fluidos e a cavitação é a perda de massa pela
formação de bolhas e sua subsequente ruptura devido a mudanças repentinas de direção em
águas que fluem com alta velocidade.
Os isolados da pesquisa sugerem que possam ser uma alternativa ambientalmente
amigável para minimizar os impactos provocados por desgastes superficiais em estruturas de
concreto, barragens e em pavimentos e pisos industriais, por exemplo. Além disso, apresenta-
se um novo ensaio (desgaste abrasivo superficial através de lixamento) para complementar
os já descritos na literatura.
4.7.TRATAMENTO DO REVESTIMENTO ARGAMASSADO FALHO, EM OBRA
As caracterizações anteriores foram feitas em laboratórios e em ambientes que
amenizam a contaminação externa, e propiciam controles ideais de temperaturas e umidade,
que possibilitaram caracterizações positivas sem influências externas. Este capítulo apresenta
os resultados referentes a um tratamento de revestimento falho em uma obra, ambiente no
qual não é possível prever as condições externas nem o nível de contaminação do ambiente.
Como verificado em laboratório os resultados do tratamento da argamassa em obra
comprovam a eficácia das bactérias ureolítcas em fortalecer o substrato, mesmo com todos
fatores externos em questão. Nos ensaios de lixamento verificou se grande diminuição de
massa desagregada, como pode ser notado pelo gráfico da figura 16.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
C-0 C-1 PM6 PM7 PM19
Po
rce
nta
gem
eq
uiv
ale
nte
(%
)
Mas
sa d
esa
gre
gad
a (g
)
44
Figura 11 – Gráfico: Médias de massa desagregada das aplicações e dos referenciais. Fonte:
Acervo Pessoal
C-1: cura em solução de cálcio e ureia
O ensaio de arrancamento dividindo a parede em 3 faixas com duas demarcações de
placas e cada. Foram feitos 12 arrancamento por faixa de acordo com a norma NBR 13528
(ABNT, 2010). Sendo de 1 a 12 os arrancamentos correspondentes a faixa no qual foram
aplicados o meio bacteriano, 13 a 24 os arrancamentos correspondente ao controle negativo
de ACU para verificar que não houve contaminação e 25 a 36 a faixa corresponde ao grupo
controle (sem modificações).
Analisando se os resultados expostos no gráfico da figura 17 (baseado na tabela do
apêndice A) nota se variância de resultados não demonstrando nenhuma correlação ao
tratamento executado na parede. A faixa correspondente ao controle ACU apresentou
resultados inferiores, não significando correlação com o tratamento executado e mais
provavelmente ao conjunto do substrato (tijolos e argamassa) e a espessura do revestimento.
Figura 12 – Gráfico: Resistência de arrancamento das amostras (Mpa). Fonte: Acervo
Pessoal
0
10
20
30
40
50
60
Controle C-1 Isolados
Mas
sa D
esag
raga
da
(g)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
Tratamento (a)Controle
Tratamento (b) C-1 Tratamento (c)Isolados
45
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES
De acordo com os estudos as amostras dos isolados são propensas a produzirem
quantidades satisfatórias de cristais de carbonato de cálcio, apresentando excelente
capacidade de produção em um curto período de tempo. As bactérias com maior capacidade
de produção que foram selecionadas para os ensaios foram os micro-organismos PM19, PM7
e PM6, nas quais todas estas foram selecionadas para a produção e inserção nos corpos de
prova prismáticas e nas placas, e todas as estirpes apresentaram resultados semelhantes.
Para a aplicação no revestimento em falho em obra apenas a estirpe PM19 fora selecionada
devido a quantidade em estoque que é devida a sua alta capacidade de replicação.
A argamassa produzida com os isolados apresentou maior retenção de água e maior
teor de ar, valores associados ao fato da bactéria ser aeróbica e da grande capacidade de
produção dos isolados. Consequentemente elevando a trabalhabilidade da argamassa devido
a maior quantidade de ar incorporado
O potencial de utilização das bactérias ureolíticas fora avaliado e em relação aos
corpos de prova controle, o qual não apresentou grandes diferenças perante aos ensaios de
absorção e compressão axial. No entanto os micro-organismos apresentaram grande
capacidade em minimizar a degradação superficial chegando a reduzir em mais de 60% a
quantidade de massa desagregada perante aos corpos de provas adotados com referência e
no tratamento do revestimento em obra.
Ao realizar o ensaio de arrancamento percebeu-se variação da espessura do
revestimento, a partir daí constatou-se que a alvenaria foi realizada fora de prumo tendo então
compensação de nível no reboco. Percebeu-se emendas de traços de argamassa por causa
dos diferentes tempos de aplicação e diferentes tipos de materiais utilizados (agregados e
aglomerantes). Por isso não foi possível obter um padrão de resultados, logo para alcançar
resultados congruentes seriam necessários a aplicação em um revestimento uniforme e
homogêneo.
Neste estudo foi possível observar que o tratamento das argamassas com bactérias
biocimentantes foi capaz de reverter ou amenizar as patologias referentes a abrasão de
diferentes origens, possibilitando assim o seu tratamento sem a necessidade de extração do
revestimento, pois, além da redução do custo, reduzirá o consumo de materiais que seriam
necessários para refazer aquele revestimento.
Apesar das grandes dificuldades enfrentadas para a produção do meio nutritivo e dos
micro-organismos a pesquisa apresentou resultados positivos que superaram a expectativas.
Como sugestão para futuros trabalhos fica a estabelecer maiores períodos de avaliações dos
efeitos das bactérias ureolíticas em revestimentos de argamassas, períodos de 60 dias ou até
46
mesmo 90 dias, período que este que poderá vir mostrar o verdadeiro potencial das bactérias
ureolíticas em recuperar e fortalecer superfícies a base de argamassa. Outras sugestões
seriam: avaliar o potencial destes micro-organismos em grandes fissuras por períodos
maiores, realizar o mapeamento de fissuras antes e após o tratamento, realizar ensaios de
resistência à tração na flexão e verificar a eficiência do tratamento em outros ambientes, como
esgotos que possuem alta concentração de uréia e locais que possuem alto desgaste
superficial.
47
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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______. NBR 9779: Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção de água por capilaridade. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Preparo da mistura e determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 13277: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da retenção de água. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 13278: Argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 13279: Argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2010.
______. NBR 13280: Argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 13528: Revestimento de paredes e tetos de argamassa inorgânica – Determinação da resistência de aderência à tração. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR 15575-4: Edificações habitacionais – Desempenho – parte 4: requisitos para sistema de vedações verticais e externas. Rio de Janeiro, 2013.
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48
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APÊNDICE RELÁTORIO DO ENSAIO DE ARRANCAMENTO
Grupo Amostragem Força (kn)
Diâmetro (mm)
Espessura (mm)
Resistência (Mpa)
Ruptura
NBU
1 0,78 49,55 21,6 0,40 100 % Substrato com Argamassa
2 0,39 49,2 21,3 0,21 100 % Substrato com Argamassa
3 0,21 49,3 22,4 0,11 100 % Substrato com Argamassa
4 0,73 49,4 27,5 0,38 100 % Substrato com Argamassa
5 0,52 49,35 25,2 0,27 100 % Substrato com Argamassa
6 0,7 49,35 25,9 0,37 100 % Substrato com Argamassa
7 0,62 49,65 22,4 0,32 100 % Substrato com Argamassa
8 0,31 49,55 27,2 0,16 100 % Substrato com Argamassa
9 0,75 49,2 26,4 0,39 100 % Substrato com Argamassa
10 1,01 49,5 26,3 0,52 90 % Substrato 10% substrato com Argamassa
11 0,52 49,25 27,4 0,27 100 % Substrato com Argamassa
12 0,26 49,35 32,2 0,14 100 % Substrato com Argamassa
ACU
13 0,16 49,3 20,3 0,08 100 % Substrato com Argamassa
14 0,13 49,35 19,5 0,07 100 % Substrato com Argamassa
15 0,55 49,2 23,8 0,29 100 % Substrato com Argamassa
16 0,29 49,5 20 0,15 100 % Substrato com Argamassa
17 0,47 49,35 23,9 0,25 100 % Substrato com Argamassa
18 0,08 49,15 18,8 0,04 100 % Substrato com Argamassa
19 0,1 49,3 20 0,05 100 % Substrato com Argamassa
20 0,08 49,45 22,7 0,04 100 % Substrato com Argamassa
21 0,68 49,25 21,1 0,36 50 % Argamassa 50% substrato com Argamassa
22 0,44 49,5 18,8 0,23 100 % Substrato com Argamassa
23 0,83 49,2 21,9 0,44 100 % Substrato com Argamassa
24 0,96 49,25 18,6 0,50 75 % Argamassa 25% substrato com Argamassa
CONTROLE
25 0,62 49,45 18,6 0,32 100 % Substrato com Argamassa
26 0,96 49,35 19,8 0,50 100 % Substrato com Argamassa
27 0,68 49,15 21,8 0,36 10 % Argamassa 90% substrato com Argamassa
28 0,73 49,15 24,9 0,38 100 % Substrato com Argamassa
29 0,99 49,35 20,4 0,52 90 % Argamassa 10% substrato com Argamassa
30 0,29 49,45 21,4 0,15 100 % Substrato com Argamassa
31 1,07 49,15 23 0,56 100 % Substrato com Argamassa
32 0,7 49,6 24,9 0,36 100 % Substrato com Argamassa
33 0,16 49,3 21,3 0,08 100 % Substrato com Argamassa
34 0,47 49,2 20,7 0,25 80 % Argamassa 20% substrato com Argamassa
35 0,36 49,15 22,1 0,19 100 % Substrato com Argamassa
36 1,4 49,3 20,4 0,73 100 % Substrato com Argamassa
