En un mundo cada vez más preocupado por las cuestiones de la escasez de producción de energía y materias primas , este proyecto explora formas innovadoras y sostenibles de la producción material.

La búsqueda de un nuevo material de segunda generación nos lleva al análisis de lo que estos deben representar concorde a las necesidades actuales. Estas necesidades corresponden principalmente a temas de materiales biológicos, cuyo impacto medio-ambiental sea mínimo comparado con los materiales tradicionales como el hormigón.

Actualmente, los materiales tradicionales son el resultado del 4% del total de las materias primas utilizadas en su proceso de elaboración, quedando el 96% restante en residuos, extracción de materias primas, quema de combustibles fósiles en la fabricación y el transporte en cada etapa de la vida de los productos.

Este proyecto investiga las posibilidades de la “fabricación microbiana“: Sustitución de métodos de energía intensiva de producción con procesos biológicos de baja energía.

Se ha demostrado que existen bacterias con la capacidad de hidrolizar urea, las cuales pueden propiciar las condiciones adecuadas para la precipitación de CaCo3 (carbonato cálcico). Esta precipitación puede ser empleada como proceso de cementación de materiales granulares naturales usando minerales como agente de unión.

La mayoría de las bacterias utilizadas para este proceso son del genero Bacillus. En este caso, se investiga con el Bacillus Pasteurii. El biomaterial es estructuralmente similar al hormigón , sin embargo, la producción del biomaterial no produce gases de efecto invernadero . El hormigón es responsable del 5 % de las emisiones de C02. El biomaterial producido por este proceso es un paso en la dirección correcta para la reducción de estos emisiones de carbono, mediante un método de bajo coste de producción, utilizando muy poca energía y arena , una materia prima barata y abundante.

En un mundo, donde el 70% de la población vive bajo el umbral de la pobreza, y está no le deja llegar a los materiales de ‘alta’ tecnología, debido a sus costes, este material a desarrollar intenta obtener su validez en la facilidad de obtención de las materias primas, abaratando los costes y obteniendo una eficiencia energética sin comparación con las técnicas tradicionales.

¿Por qué quemar material cuando pordemos hacerlos crecer?

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL///

ArenA estAbilizAdA

1.Crecimiento de la bacteria en caldo de nutrientes.

2.Llenar de agua y arena el molde.

3.Bombear la solución de bacteria.

4.Dejar actuar la bacteria para establecerse entre las partículas de arena.

5.Mezclar la solución de cloruro cálcico, urea y nutrientes.

6.Bombear la solución de calcio en el molde.

7.La mezcla química permite que la bacteria absorba el cloruro cálcico y se produzca tras la reacción química la precipitación de carbonato cálcico, creando un cemento biológico que une las partículas de arena.

BACTERIA

NUTRIENTES

UREA

CALCIO

ARENA

AGUA

MEZCLA

LEYENDA PROCESO///TEÓRICO

bAcillus PAsteurii

EL PROCESO///

EL PROCESO///PRÁCTICA

Placa petri con bacteria cultivada proveniente de Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen.

Prueba de existencia de actividad ureasa del Bacillus Pasteurii.

Slunts de Agar, Trypcase de soya y estracto de levadura con Bacillus Pasteurii.

Caldo de Cultivo de Trypcase de soja y estracto de levadura.

Vibrado de cultivo, vertido al caldo de cultivo y posteriormente 15h en agitador a 27-28ºC.

Mezcla de Caldo de cultivo con urea 20g/l y cloruro cálcico 49g/l y arena.

Tipos de armado.(de izq. a der.):-Malla de polipropileno para morteros de cemento.-Malla de polipropileno para morteros de yeso.-Polipropileno multifilamento

Mezcla de Caldo de cultivo con urea 20g/l y cloruro cálcico 49g/l y arena.

Probeta de 40x40x160mm Probetas con distintas granulometrías y refuerzos.

Pruebas de resistencia a compresión.

Probetas con distintas granulometrías y refuerzos.

Resultado de pruebas de resistencia a compresión de probetas con armado de malla polipropileno de cemento. 12,23KG/Cm2.

CRECIMIENTO DE LA

BACTERIA

MOLDES DE

ARENA

BOMBEO///

BACTERIA A

TRAVÉS DEL

MOLDE

MEZCLA///

CALCIO + UREA

+ NUTRIENTES

BOMBEO///

MEZCLA CALCIO

+ UREA +

NUTRIENTES

A continuación se describe brevemente el proceso realizado para llevar a cabo las pruebas de resistencia en el laboratorio de construcción. Las condiciones de cultivo y tratamiento del material bacteriano ha sido relizado en los laboratorios de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Navarra bajo supervisión del personal cualificado.

Existen en el medio natural bacterias las cuales en un entorno preciso en combinación con nutrientes, nitrógeno y fuente de calcio permiten la precipitación de calcita en un periodo de tiempo relativamente corto.

El bacillus Pasteurii es una bacteria no patógena que se encuentra en el suelo comúnmente, y tiene la característica que posee una la enzima ‘ureasa’, la cual hidroliza la urea, dando la posibilidad de precipitar calcita en condiciones determinadas. Esta precipitación es la que genera el interés por esta bacteria, ya que puede unir partículas generando un bio-cemento. Un conglomerante biológico que puede sustituir al mineral.

La formación natural del CaCO3 se da cuando la urea es desdoblada por la enzima ureasa, convirtiéndola en 2 moles de amoniaco y 1 mol de CO2, propiciando un medio alcalino que en presencia de iones Ca+2 da lugar al compuesto:

Ca2+ + Cell → _Cell-Ca2+

Cl- + HCO3- + NH3 → NH4Cl + CO32-

Cell-Ca2+ + CO32- → Cell-CaCO3↓

¿Qué podemos hacer con la precipitación de calcita?

El abanico de posibilidades que proporciona este nuevo material es inimaginable, pues se trata de una unión de partículas mediante la incubación de bacterías a temperatura ambiente y sin grandes condiciones de uso. Lo cual permite la construcción in situ y de costes bajos.

En este trabajo de investigación se propone utilizar la calcita como nuevo cemento para elementos constructivos, y explorar sus cualidades al ser agregada a la arena.

Los estudios de esta actividad son escasos y están en auge, los cuales relatan las propiedades de este nuevo material biológico: resistencia al fuego, auto-reparable en roturas durabilidad, así como una alta resistencia a esfuerzos de compresión, 17MPa.

Bacillus Pasteurii y precipitación de calcita

Ladrillo de arena consolidada

Estrategia

EnlacE Bahía. asunción

Plano de situación. E 1/5000.

Plano de cubierta. E 1/1000.

Alzado este.

Estrategias de conexión de la ciudad fundacional y la Bahía de Asunción.

El germen del proyecto es la intención de mejorar el acesso al margen de la bahía de Asunción.

Se trata de una distancia de 230m aproximadamente desde la plaza de Cabildos.

La idea del proyecto es generar una continuidad de las calle de dicha plaza. Generando de esta manera un edificio cuya cubierta es transitada con el propósito de enlace.

Pasarela apoyada

Pasarela suspendida

Pasarela telescópica + mirador (apoyo)

Edificio enlace ciudad-bahía-parque

Unidad constructiva Barra plana

Unidad modular. 4 Barras planas articuladad

Sistema.

0 5 10 25 50 100

EnlacE Bahía. asunción

Planta de acceso desde la plaza. Cota +11,00m. E 1/5000 2 5 10 25 50

0 2 5 10 25 50Sección longitudinal

Cota +22,00m

Cota +16,00m

Cota +11,00m

Cota +6,00m

Cota +0,00m

EnlacE Bahía. asunción

Planta de bilioteca y oficinas. Cota +6,00m. E 1/5000 2 5 10 25 50

EnlacE Bahía. asunción

Planta café-restaurante-mirador.Cota +16,00m. E 1/5000 2 5 10 25 50