“Estudio de líquenes y otros organismos causantes del deterioro biológico en probetas de mortero” Prunell Sabrina (1) Dra. Vilma G. Rosato.(2) Jorge.D. Sota(2) LEMaC Centro de Investigación Vial Área: Estructuras y Materiales de Construcción. (1)Becario-Tesista: (2)Director de Becario Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 1. Introduccion: Los materiales cálcicos empleados en la construcción experimentan procesos de deterioro por reacciones físico- químicas entre el material y los agentes agresivos. Además de los factores físicos químicos y climáticos, se debe considerar el crecimiento de microorganismos como algas, bacterias, hongos, musgos y líquenes, que se hallarán en cualquier lugar con condiciones favorables para su desarrollo, con un aporte adecuado de luz y humedad entre otros factores. Los hongos y líquenes cobran gran importancia como agentes de deterioro por dos razones: por una parte secretan ácido oxálico (y otros ácidos orgánicos), además de productos del metabolismo secundario, que al combinarse con el calcio, dan oxalato de calcio. Los ácidos orgánicos resultan agresivos porque dan lugar a una erosión en la superficie colonizada, en tanto los metabolitos secundarios tienen acción quelante. Por otra parte, ocasionan un daño por acción mecánica ya que los filamentos que los constituyen (hifas) van penetrando en el sustrato. La estructura afectada, además de presentar un mal aspecto estético, necesitará ser tratada por distintos métodos de limpieza y restauración de la superficie. Finalmente, el ataque incide también sobre los costos de mantenimiento. El daño superficial producido en el material se verá influenciado por los componentes del mismo, de los que dependen a su vez las propiedades relacionadas con la durabilidad, como la porosidad y capacidad de succión capilar, que al permitir la retención de agua al material, facilita el crecimiento de los microorganismos. La incorporación de porcentajes de adiciones minerales en mezclas de morteros, contribuyen en general a modificar la porosidad de la mezcla en estado endurecido, lo que dará a su vez un aumento de la impermeabilidad. A su vez la textura superficial alcanzada con estas adiciones resultara más lisa, mejorando el acabado estético de la misma. Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 2 Resumen: El objetivo de este trabajo es saber si las adiciones favorecen o dificultan la colonización de estos hongos y otros microorganismos, y si se observan diferencias en el grado de deterioro producido por estos seres vivos, para lo que se realizará el estudio de probetas preparadas con mezclas de cementos bien caracterizados y adiciones a estudiar correctamente dosificados, que se someterán a la acción de hongos aislados de edificios antiguos. 2. Materiales y Métodos - 2.1 Aislamiento de la cepa Se empleó una cepa de Aspergillus niger previamente aislada del muro del convento de San Francisco de La Plata. Para tal fin se raspó la costra negra de suciedad y luego en el laboratorio, usando una pinza de punta fina esterilizada a la llama, se colocaron cuatro partículas equidistantes en cápsulas de Petri. Una vez obtenidas las colonias, se repicaron para mantenerlas. - 2.2 Preparación de los cultivos Se cultivó la cepa de Aspergillus niger en medio de agar- extracto de malta (AEM), preparado de la siguiente forma: 1000 ml de agua destilada, 20 g de agar en polvo, 30 g. de maltosa y 5 g de peptona de carne. Fig.1 Aspergillus Niger Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 3 - 2.3 Preparación de los bloques de material El método se adaptó de Wiktor et al (2009): se confeccionaron bloquecitos de mortero de 1x6, 5x2, 5 cm en moldes de acrílico de 11 x 12 cm, en total se utilizaron 7 moldes, cada uno de ellos daba lugar a 3 bloquecitos. Las mezclas se realizaron con 3 concentraciones diferentes de filler y puzolana, considerando también, una mezcla patrón. Los bloques se curaron en cámara húmeda 28 días y luego se dejaron una semana en cámara de carbonatación. Para la preparación de las mezclas se utilizaron los siguientes componentes: Cemento Pórtland: Es un cemento hidráulico que se obtiene de calcinar una mezcla de arcillas y piedra caliza en un horno, para pulverizar posteriormente la mezcla obtenida. Arena fina: Es el material que resulta de la desintegración natural de las rocas, es la que sus granos pasan por el tamiz de mallas 1mm de diámetro y son retenidos por otro de 0.25mm. Puzolana: material silico-aluminosos, en presencia de agua, reaccionan químicamente para formar compuestos que poseen propiedades hidráulicas. Filler calcáreo: material calcáreo compuesto por carbonato de calcio bajo la forma de calcita, que contiene impurezas como cuarzo, minerales arcillosos y feldespatos. Fig.3 Molde de acrílico. Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 4 Fig.4 Bloques de mortero. Tabla 1.Dosificaciones de bloques de mortero. Mezcla 1 2 3 4 5 6 7 - Agua 21 21 21 21 21 21 21 Cemento 35 33,25 31,5 28 29,75 28 26,25 Arena 105 105 105 105 105 105 105 a/c 0,6 0,63 0,66 0,75 0,7 0,75 0,8 Filler 5% 10% 20% - Puzolana 15% 20% 25% 2.4 Inoculación e incubación de los bloques Previo a la inoculación, se esterilizaron los bloques y vermiculita mediante el proceso de tindalizado: los materiales se dejan una hora en la autoclave con la espita abierta. Este proceso se repite durante 3 días. Así se asegura la eliminación de todos los microorganismos sin someter al material a la presión. Este material se dispuso en frascos de plástico estériles de 500 ml de capacidad: primero se colocó la vermiculita en la base y se regó con 30 ml. de agua destilada estéril. Luego se cubrió la base de vermiculita con un filtro estéril de 10 cm de diámetro y se ubicaron los bloques (dos por cada frasco). Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 5 Los cultivos de A. niger se inundaron con agua destilada estéril y se raspó la superficie con un ansa estéril para obtener una suspensión de esporas, que se roció sobre la superficie de los bloques. Una vez preparados los cultivos, se incubaron durante 4 meses en la estufa de cultivos a 36º C. Fig.4.Camara de cultivo. 3.1 Resultados: Se observó mediante el microscopio estereoscópico y se realizó una comparación de las probetas inoculadas y sin inocular. Las imágenes nos muestran que el hongo Aspergillus niger tuvo capacidad de desarrollarse, en mayor grado en la probeta número 2, que corresponde a la incorporación de filler calcáreo como adición en una proporción del 5%, mientras que el menor grado de desarrollo del hongo se observó en la probeta número 7, que corresponde a la incorporación de puzolana como adición en la proporción del 25%. Se midieron los porcentajes del crecimiento del hongo Aspergillus niger, dividiendo a la muestra en seis partes iguales, se tomaron fotografías de cada zona a las que se les realizo un conteo individual, para luego sumar los porcentajes individuales, y finalmente tomar uno general de cada muestra. Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 6 PATRON CON ASPERGILLUS MUESTRA 1 MUESTRA 2 (Filler 5%) MUESTRA 3 ( Filler 10%) MUESTRA 4 (Filler 15%) MUESTRA 5 (Puzolana 15%) Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 7 MUESTRA 6 (Puzolana 20%) MUESTRA 7 (Puzolana 25%) 3.2 Observaciones bajo Microscopio Electrónico de Barrido Ambiental: La muestra 1, correspondiente a un cemento portland normal, tiene la superficie lisa, con poros pequeños, de aproximadamente 4-5 µm de diámetro y poca colonización de A .niger. Sólo se observan escasas hifas del hongo, de entre 10 y 12 µm. de diámetro. La muestra 2 es de cemento con filler calcáreo 5 %. La superficie se ve irregular y porosa. Hay numerosos poros pequeños de 2 -3 µm de diámetro, otros más escasos de 14 a 18 µm e irregularidades de mayor tamaño de entre 30-40 µm de diámetro. Se puede apreciar por otra parte, que en este caso la colonización del hongo es abundante. La muestra 6 es de cemento con puzolana en una proporción del 20%. La superficie es muy lisa, con pocos poros muy pequeños, de 2-5 µm, y la colonización es escasa, con hifas de 8-10 µm de diámetro. Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 8 Muestra1 Patrón. Muestra 2 con filler.5% Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 9 Muestra 6 con puzolana.20% 3. 3 Porosimetría por intrusión de mercurio Muestras Volumen de poros mm3/g Cemento Normal 92,2 Cemento Normal con 5 % Filler 116.2 Cemento Normal con 15 % Puzolana Natural 103.2 El volumen de poros se corresponde a los mayores de 37 Å de radio. Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 10 En los porcentajes analizados la mezcla mas cerrada es la patrón, las proporciones de adición en los morteros estudiados, solo provocan un efecto de dilución. 4 CONSIDERACIONES FINALES: En el estudio preliminar realizado se observan diferencias de crecimiento en los distintos morteros utilizados. En el caso de los morteros con filler, la presencia de poros más grandes y la mayor concentración de calcio, en principio favorece el crecimiento y la intensidad del mismo. Con los morteros en donde se adicionó puzolana, si bien la proporción utilizada no termina a la edad del estudio, cerrando la porosidad de la mezcla, la presencia de hidróxido de calcio favorece el crecimiento pero con menor intensidad que la mezcla con filler. 5 BIBLIOGRAFÍA Caneva G., Nugari M.P., y Salvadori O., 2003- “La Biologia nel restauro.” Nardini Editori, Firenze (Cuarta Ed. Dornieden T., Gorbushina A.A 2000.New methods to study the detrimental effects of poikilotroph microcolonial micromycetes (PMM) on building materials. EN: Fassina V. (Ed.), Proceedings of the 9th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Venice, June 19-24, 2000, Vol I. : 461-468. Elsevier. Wiktor V., De Leo F., Urzí C., Guyonnet R.. Grosseau Ph., García-Díaz E. 2009, Accelerated test to study fungal biodeterioration of cementitious matrix. International Biodeterioration and Biodegradation 63: 1061-1065 Tesis de Becarios-Tesistas de Investigación del Año 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5 11