Desarrollo de materiales cementantes bio-receptivos en la colonización de microalgas

Domínguez Huerta, Gabriela (2020) Desarrollo de materiales cementantes bio-receptivos en la colonización de microalgas. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Dentro de las ciudades existe la implementación de Infraestructura Verde (IV) que se traduce a techos y muros verdes con el objetivo de purificar el aire de contaminantes [1]. Sin embargo, la fijación del CO₂ no solamente le corresponde a las plantas superiores (árboles, flores, etc.) sino también a las microalgas [2]. Las microalgas pueden colonizar los materiales de construcción cuando han sufrido un deterioro por estar a la intemperie. Lo anterior, es debido a que se presenta una disminución del valor de pH en la solución de poro dentro de la matriz cementante (MC) que se atribuye a la carbonatación ocasionada por el ingreso de CO2 [3]. La disminución del valor de pH en la MC la hace bio-receptiva pudiendo así ser colonizada por microorganismos como las microalgas [4]. Un material bioreceptivo podría ser utilizado como una opción más en la IV por lo que en el presente proyecto de tesis se muestra el desarrollo de MC bio-receptivas. Se ha reportado que una de las condiciones necesarias de la MC para ser bio-receptiva es tener un valor de pH aproximado de nueve, además de condiciones físicas adecuadas de porosidad y rugosidad [5]. En este proyecto de tesis fueron desarrollados cuatro MC con nomenclatura CPO-100, HS/CPO, CH/CV/CPO y ANH/EAH/HS con la finalidad de evaluar la bioreceptividad de cada una de ellas. La MC de referencia CPO-100 fue en su totalidad de Cemento Portland Ordinario (CPO) debido a que es el material de construcción más utilizado actualmente [6]. La MC HS/CPO fue fabricada con la sustitución en peso de CPO por Humo Sílice (HS) ya que se ha reportado que altas sustituciones de HS generan MC poco alcalinas [7]. La MC CH/CV/CPO fue base Cal Hidratada (CH) con sustituciones de Ceniza Volante (CV) y CPO, debido a que durante su fraguado se presenta la carbonatación y su tendencia es hacia un valor de pH menor a 12 [8]. Por último, una MC ANH/EAH/HS base sulfato de calcio anhidro (CaSO4) o anhidrita (ANH) con sustituciones de Escoria de Alto Horno (EAH) y HS debido a que es un material que por sus características químicas es menos alcalino [9]. El presente trabajo incluye la producción de las microalgas que tuvieron la función de colonizar las matrices cementantes CPO-100, HS/CPO, CH/CV/CPO y ANH/EAH/HS. Las microalgas seleccionadas para el desarrollo de la MC bioreceptivas fueron las microalgas Chlorella vulgaris (C. vulgaris), Spirulina y el Consorcio de microalgas 1 (Csc-1). La microalga C. vulgaris fue seleccionada debido a que es una de las más utilizadas en el desarrollo de materiales de construcción bio-receptivos [5,10–13]. La microalga Spirulina fue seleccionada por su capacidad de habitar en ambientes con valores de pH en el rango de 9 al 11 [14,15], lo cual es importante si se considera que las MC base CPO tienen un pH entre 12 y 13 [16]. Por último, fue recolectada una muestra de un espécimen de concreto colonizado por microalgas y fue denominado como consorcio de microalgas 1 (Csc-1), debido a que lo conforman más de un tipo de microalga desarrollándose de manera simbiótica [17]. Una vez seleccionados los sistemas CPO-100, HS/CPO, CH/CV/CPO y ANH/EAH/HS, se hizo el cultivo y producción de biomasa de las microalgas C.vulgaris, Spirulina y el Csc-1 para su posterior inoculación en las MC bajo condiciones simuladas de laboratorio.

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