Biomineralization of calcium carbonate in bioconcrete by the action of Bacillus subtilis ATCC 6633

Abstract

In this study, the viability of bacterium Bacillus subtilis (ATCC 6633) as a biological agent in the process of precipitation of calcium carbonate (CaCO3) on the surface of concrete was investigated. This evaluation was first carried out in a curing tank for concrete samples, using a nutrient solution enriched with B. subtilis for comparison with control samples without the addition of microorganisms. The biomineralized samples with B. subtilis showed a 21.01% reduction in void content and a 25.31% reduction in water absorption by capillarity. Due to the surface protection, the microorganisms reduced the porosity of the material, resulting in an increase in compressive strength of about 6.41%. The mineral morphologies analyzed by SEM included cubic, polygonal and rhombohedral crystals. Chemical evaluation by EDX and characterization by XRD of the bioconcretes indicated the presence of CaCO3 precipitated by the bacteria. The results obtained show that the superficial application of B. subtilis (ATCC 6633) on concrete leads to an improvement in mechanical and durability properties.

Neste estudo foi investigada a viabilidade da bactéria Bacillus subtilis (ATCC 6633) como agente biológico no processo de precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) na superfície do concreto. Esta avaliação foi realizada primeiramente em tanque de cura para amostras de concreto, utilizando solução nutritiva enriquecida com B. subtilis para comparação com amostras controle sem adição de microrganismos. As amostras biomineralizadas com B. subtilis apresentaram redução de 21,01% no conteúdo de vazios e de 25,31% na absorção de água por capilaridade. Devido à proteção superficial, os microrganismos reduziram a porosidade do material, resultando num aumento da resistência à compressão de cerca de 6,41%. As morfologias minerais analisadas por MEV incluíram cristais cúbicos, poligonais e romboédricos. A avaliação química por EDX e a caracterização por DRX dos bioconcretos indicaram a presença de CaCO3 precipitado pelas bactérias. Os resultados obtidos mostram que a aplicação superficial de B. subtilis (ATCC 6633) no concreto leva a uma melhoria nas propriedades mecânicas e de durabilidade.