Potencial biocementante de Bacillus sp. ureolítico y Streptomyces sp. en la cohesión de partículas de arena

Cómo unos diminutos constructores podrían reparar el hormigón agrietado

Las ciudades modernas descansan sobre hormigón, pero este material esencial es proclive a agrietarse, lo que permite la entrada de agua y sales que con el tiempo debilitan edificios, puentes y carreteras. Reparar todas esas grietas es costoso y conlleva una alta huella de carbono. Este estudio explora una alternativa intrigante: usar bacterias naturales como pequeños constructores que pueden generar nuevo mineral dentro de grietas y arenas sueltas, potencialmente logrando hormigón que se repare a sí mismo y cimientos que se fortalezcan con el tiempo en lugar de degradarse.

Por qué importan las grietas en el hormigón

El hormigón es fuerte a compresión pero débil a tracción o flexión, por lo que tensiones diarias, secado y retracción suelen crear microgrietas. Estas pueden parecer inofensivas, pero actúan como puertas abiertas para la humedad y químicos agresivos que corroen el acero interior, acortando la vida útil de las estructuras y exigiendo reparaciones frecuentes. Los ingenieros han comenzado a investigar el «hormigón autorreparable», donde microbios beneficiosos sellan grietas desde dentro formando nuevo mineral. La idea es convertir parte del problema —el agua y los compuestos disueltos— en parte de la solución, permitiendo que las bacterias los transformen en material sólido que obstruya los huecos.

Convertir bacterias en un adhesivo natural

Los investigadores se centraron en dos tipos de bacterias, ambas encontradas originalmente en suelos calcáreos alcalinos de minas en Perú: una del grupo Bacillus y otra del grupo Streptomyces. Estos microbios pueden descomponer urea, un compuesto nitrogenado común, y al hacerlo cambian la química local para que el calcio de la solución circundante cristalice como carbonato de calcio, el mismo mineral presente en conchas marinas y la piedra caliza. Antes de probar si estos microbios podían pegar granos de arena, el equipo comprobó si podían mantenerse vivos y activos en condiciones de pH alto similares a las del hormigón, que pueden ser más severas que la mayoría de los ambientes naturales.

Sobrevivir condiciones adversas y formar nuevo mineral

Ambas cepas bacterianas crecieron bien incluso cuando el líquido circundante se hizo bastante alcalino, lo que indica que podrían tolerar condiciones como las del interior del hormigón agrietado. Cuando se colocaron en una solución nutritiva con urea y cloruro de calcio, ambos tipos de microbios produjeron cristales visibles de carbonato de calcio. Bajo microscopios potentes, el mineral procedente de la cepa de Bacillus apareció como muchos granos pequeños, casi esféricos, distribuidos de manera uniforme sobre la superficie, mientras que el mineral de la cepa de Streptomyces formó estructuras mayores de tipo prismático. Mediciones por rayos X mostraron que las bacterias de Bacillus producían principalmente una forma de carbonato de calcio llamada vaterita y una fase relacionada, incorporando además otros elementos en minerales asociados que pueden añadir resistencia mecánica. Estos cristales redondeados y finos generan una gran área superficial, lo que ayuda a formar puentes densos entre partículas.

De arena suelta a columnas sólidas

Para imitar cómo podrían funcionar estos microbios en materiales reales, el equipo mezcló cada tipo de bacteria con arena limpia y una solución nutritiva rica en urea y calcio, y empaquetó esa mezcla en pequeñas columnas dejándolas actuar durante varios días. En las columnas tratadas con Bacillus, los granos de arena quedaron fuertemente unidos: las columnas se mantuvieron intactas al manipularlas, y las imágenes microscópicas revelaron numerosos puentes minerales que enlazaban grano con grano, confirmando que se había formado carbonato de calcio en los huecos. En contraste, las columnas de arena tratadas con Streptomyces mostraron menor cohesión y, al analizarlas, no contenían depósitos claros de carbonato de calcio en la arena misma. En su lugar, dominaron otros minerales silicatados, lo que sugiere que aunque Streptomyces puede formar carbonato de calcio en soluciones de laboratorio simples, es mucho menos eficaz para hacerlo dentro de un material poroso como la arena.

Qué significa esto para el hormigón del futuro

El estudio concluye que la cepa nativa de Bacillus tiene un fuerte potencial como ingrediente «vivo» para hormigón autorreparable y mejora de suelos. Sobrevive en condiciones alcalinas similares a las de estructuras reales, produce abundante carbonato de calcio con forma y distribución adecuadas para sellar poros y grietas, y transforma arena suelta en una masa cohesiva mediante puentes minerales naturales. La cepa de Streptomyces, si bien interesante en teoría, mostró una capacidad limitada para cementar partículas en la práctica. En conjunto, los hallazgos respaldan la idea de que bacterias cuidadosamente seleccionadas podrían algún día ayudar a que edificios y cimientos se reparen por sí mismos, reduciendo costes de mantenimiento y la huella ambiental de nuestro entorno construido.

Cita: Farfán-Córdova, M., Otiniano, N.M. Biocementing potential of ureolytic Bacillus sp. and Streptomyces sp. in the cohesion of sand particles. Sci Rep 16, 13425 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43845-6

Palabras clave: hormigón autorreparable, biocementación, carbonato de calcio, bacterias Bacillus, estabilización de arenas