Un composé, appelé CAOXY, qui se forme lorsque le sel de voirie interagit avec le béton est à l'origine de la détérioration des revêtements routiers et de la formation de nids-de-poule. Des chercheurs de l'Université Drexel tentent de contrecarrer la formation de CAOXY en utilisant un type spécial de bactérie. Crédit :Université Drexel
De minuscules bactéries pourraient bientôt s'infiltrer pour empêcher les routes de s'écailler en hiver, selon les chercheurs de l'Université Drexel qui cherchent de nouvelles façons de rendre notre infrastructure plus résiliente.
Produits chimiques, comme le chlorure de calcium, communément appelés « sels de voirie », sont utilisés pour empêcher la formation de glace et l'accumulation de neige qui peuvent entraîner des conditions de voyage dangereuses. le béton et l'eau dans la glace et la neige pour former un composé expansif qui peut décomposer le béton en générant des dilatations internes et des dégradations. appelé CAOXY - abréviation d'oxychlorure de calcium - peut également coincer des morceaux de béton lorsqu'il s'infiltre dans la surface de la route avant de geler et de dégeler.
Dans leurs recherches, récemment publié dans la revue Matériaux de construction et de construction , Yaghoob Farnam, Doctorat., Christophe Sales, Doctorat., et Caroline Schauer, Doctorat., chercheurs du Collège d'ingénierie de Drexel, montrez comment le mélange d'un peu de bactéries dans le béton peut réduire la formation de CAOXY.
Le couple est arrivé à leur théorie en étudiant une souche de bactérie appelée Sporosarcina pasteurii . S. pasteurii est assez inhabituel car il est capable d'induire la réaction chimique qui crée du carbonate de calcium, une substance souvent appelée « ciment de la nature ». Seuls quelques types de bactéries sont capables de tirer de cette astuce, appelée précipitation de carbonate de calcium induite par des microbes, ou "biominéralisation, " mais vous pouvez voir leur travail dans les dépôts minéraux qui forment le calcaire et le marbre.
Au cours de la dernière décennie, des bactéries comme S. pasteurii ont été étudiés comme moyen de réparer les fissures dans les statues et les infrastructures en béton, et, plus récemment, comme une option écologiquement durable pour la fabrication de briques. Mais les chercheurs de Drexel ont réalisé que l'un des autres talents de la bactérie pourrait également être très utile pour empêcher la formation de ces fissures en premier lieu.
Une bactérie spéciale appelée Sporosarcina pasteurii , pourrait être la clé pour éviter les effets secondaires destructeurs de l'utilisation de sel de voirie. Crédit :Université Drexel
"Nous examinions en fait le produit final d'une réaction chimique impliquant ces bactéries - la calcite - mais nous avons réalisé que la façon dont elles le produisent pourrait être très utile lorsqu'il s'agit de détourner la réaction qui transforme le sel de voirie en une route qui se détériore. composé, " dit Farnam. " Nous savions que les bactéries ont besoin de chlorure de calcium pour produire la calcite, qui est un composé inoffensif. Donc, si nous pouvions trouver un moyen de faire en sorte que les bactéries soient présentes lorsque le sel de voirie au chlorure de calcium heurte le béton, cela pourrait interagir avec les bactéries et réduire la réaction qui provoque la dégradation des routes. »
Pour tester leur théorie, Sales et Farnam ont réalisé une série d'échantillons de béton en utilisant le type de ciment couramment utilisé dans les routes et ont ajouté un mélange de S. pasteurii et les nutriments dont ils ont besoin pour survivre à certains des échantillons. Après 28 jours d'exposition à une solution de chlorure de calcium, simulant un mois de traitement routier en hiver, ils ont effectué une série de tests sur les échantillons pour déterminer leur intégrité structurelle et mesurer la quantité de CAOXY présente.
En regardant à la fois les vibrations acoustiques et le développement de micropores dans l'échantillon de mortier, qui sont les deux manières de quantifier la force de l'échantillon, les chercheurs ont découvert que le béton fabriqué avec le mélange de bactéries n'a subi presque aucune détérioration après exposition au chlorure de calcium.
En outre, les niveaux de CAOXY étaient beaucoup plus faibles dans les échantillons chargés de bactéries, suite à la précipitation microbienne de carbonate de calcium. Et la présence de carbonate de calcium suggère que l'interaction de la bactérie pourrait également être utilisée pour renforcer la surface de la route, bien que cette application nécessiterait plus de recherche, selon l'équipe.
« Les bactéries sont capables de changer le micro-environnement qui les entoure, " Les ventes ont déclaré. " Plus précisément, ils créent un environnement à pH élevé en convertissant les produits chimiques contenus dans la suspension nutritive en une base faible, ammoniac. Cet environnement favorise la précipitation des ions calcium et des ions carbonate en carbonate de calcium plutôt que la formation de CAOXY."
Parce que les bactéries sont présentes dans la nature et ne sont pas pathogènes, ils constitueraient une solution respectueuse de l'environnement au problème de la détérioration des routes. Sales et Farnam espèrent pousser ce travail au niveau supérieur en collaborant avec les départements des transports locaux et nationaux pour des tests et un développement supplémentaires.
