Optimización de las condiciones ambientales de Bacillus subtilis usado en la fabricación de bioconcreto con sílice de cascarilla de arroz.

El bioconcreto es un material que tiene beneficios significativos para la construcción sostenible, uno de los componentes más importantes en la producción del bioconcreto es la bacteria Bacillus subtilis, dado su capacidad para formar carbonato de calcio a partir de lactato de calcio, y una fuente nutritiva como lo es el extracto de levadura. Utilizada para mejorar la resistencia y durabilidad del material. En esta investigación se busca optimizar las condiciones ambientales en la producción de una cepa de B. subtilis, aislada de un biofertilizante, seleccionando los tiempos y temperatura de incubación, también la concentración ideal de lactato de calcio, para finalmente ser entregado en Caldo nutritivo (Shanmugam, 2020). Pero para que esta bacteria pueda mantenerse en diferentes situaciones ambientales adversas como cambios de temperatura, pH, humedad, etc., es necesario determinar inicialmente si se encontraba en su etapa esporulada, lo que le permite tener mayor resistencia a las condiciones nombradas anteriormente (MondaL, 2022), el concreto se caracteriza por su alta resistencia a la compresión pero aun así una de las fallas más comunes es la aparición de grietas produciendo una filtración de agua, las esporas bacterianas que se encuentran en estado latente se reactivarán para dar inicio al proceso metabólico de precipitación de carbonato de calcio (CaCO3) generando así el de las grietas y los poros del material, relacionándose directamente con un mayor tiempo de vida útil, disminución de costos adicionales en la construcción, disminución de CO2 generado indirectamente la producción de cemento, siendo este gas el principal causante del efecto invernadero (Cuadros, 2019). Luego de determinar que la cepa de Bacillus subtilis está en su fase esporulada y que produce carbonato de calcio en las concentraciones de lactato de calcio de 1,5% y 5%, se procedió a calcular la concentración de esporas que tiene la cepa bacteriana con el fin de establecer las concentraciones bacterianas que favorecen mejor la formación de carbonatos. Por tanto, se estableció que se trabajarían las concentraciones de 105, 107, 109 y 1011 UFC/ml (Macaya, 2018). Se evidencio que las mezclas que contienen 1x10⁷ UFC/ml de Bacillus subtilis en 1,5% de lactato y 1x10⁵ UFC/ml de Bacillus subtilis en 5% de lactato presentaron los mayores valores de resistencia reportado en Mega pascales y con respecto a las unidades formadoras de colonias registradas en donde la concentración de 105 presenta el mayor crecimiento, 107 y 109, presentan crecimiento, pero más bajo que el mencionado inicialmente descartándose así 1011 ya que su crecimiento fue bajo (ONU, 2023). Lo que concuerda con varias investigaciones realizadas a nivel mundial en los últimos años y que permite deducir que la mezcla de concreto adicionado con cenizas de cascarilla de arroz y Bacillus subtilis enriquecido con lactato de calcio en las concentraciones especificas permite obtener bioconcreto que mejore naturalmente la calidad de las estructuras además por medio de estudios de innovación en las infraestructuras, la industria y el fortalecimiento, favorecer la creación de ciudades y comunidades sostenibles a través de la exploración de nuevos conocimientos que permite contribuir al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible 9 y 11 en nuestro país (United Nations, 2023).

Bioconcrete is a material that has significant benefits for sustainable construction. One of the most important components in the production of bioconcrete is the Bacillus subtilis bacteria, given its ability to form calcium carbonate from calcium lactate, and a nutritional source. as is yeast extract. Used to improve the resistance and durability of the material. This research seeks to optimize the environmental conditions in the production of a strain of Bacillus subtilis, isolated from a biofertilizer, selecting the incubation times and temperature, as well as the ideal concentration of calcium lactate, to finally be delivered in nutrient broth. But for this bacteria to be able to maintain itself in different adverse environmental situations such as changes in temperature, pH, humidity, etc., it is necessary to initially determine if it was in its sporulated stage, which allows it to have greater resistance to the conditions mentioned above, the Concrete is characterized by its high resistance to compression but even so one of the most common failures is the appearance of cracks producing a water leak, the bacterial spores that are in a dormant state will be reactivated to begin the metabolic process of precipitation of calcium carbonate (CaCO3), thus generating the sealing of the cracks and pores of the material, directly relating to a longer useful life, reduction of additional costs in construction, reduction of CO2 generated indirectly in cement production, this being gas the main cause of the greenhouse effect. After determining that the Bacillus subtilis strain is in its sporulated phase and that it produces calcium carbonate at calcium lactate concentrations of 1.5% and 5%, we proceeded to calculate the concentration of spores that the bacterial strain has with in order to establish the bacterial concentrations that best favor the formation of carbonates. Therefore, it was established that concentrations of 105, 107, 109 and 1011 CFU/ml would be used. It was evident that the mixtures containing 1x10⁷ CFU/ml of Bacillus subtilis in 1.5% lactate and 1x10⁵ CFU/ml of Bacillus subtilis in 5% lactate presented the highest resistance values reported in Mega pascals and with respect to the units forming registered colonies where the concentration of 105 presents the highest growth, 107 and 109, present growth, but lower than that initially mentioned, thus discarding 1011 since its growth was low. This agrees with several investigations carried out worldwide in recent years and allows us to deduce that the mixture of concrete added with rice husk ash and Bacillus subtilis enriched with calcium lactate in specific concentrations allows obtaining bioconcrete that naturally improves quality. of structures in addition through innovation studies in infrastructure, industry and strengthening, and favor the creation of sustainable cities and communities through the exploration of new knowledge that allows contributing to the fulfillment of Sustainable Development Goals 9 and 11 in our country.

Ingeniero Ambiental

http://www.ustavillavicencio.edu.co/home/index.php/unidades/extension-y-proyeccion/investigacion

Pregrado