Japão aposta em biotecnologia para preservar infraestrutura de portos

Nova técnica envolvendo uso de bactérias no concreto foi apresentada à comitiva do Brasil Export em missão no país

A união de biotecnologia, automação e descarbonização é a solução adotada pelo Instituto de Pesquisa Portuária e Aeroportuária (em inglês, Port and Airport Research Institute, Pari), um dos principais centros de estudos portuários-costeiros do Japão, para redefinir a manutenção da infraestrutura de transporte marítimo no  país. A proposta prevê utilizar bactérias para arrumar rachaduras no concreto, ampliando sua vida útil.

O estudo  foi apresentado à comitiva da missão internacional do Brasil Export ao Japão na manhã dessa quinta-feira (pelo horário local, noite de quarta-feira no Brasil), durante visita à sede do Pari, em Yokohama. Detalhes do projeto foram explicados pelo pesquisador do Pari Kentaro Koike.

A manutenção de ativos de infraestrutura de transporte em ambientes marinhos, segundo Koike, sempre respondeu por uma fatia pesada e por vezes ingrata do orçamento público e de concessionárias. A combinação contínua de umidade, atmosfera salina e ciclos térmicos gera microfissuras estruturais que, ao longo do tempo, permitem a penetração de íons de cloreto. O resultado é a corrosão da armadura de aço e a deterioração prematura de quebra-mares, cais e berços de atracação.  

Para enfrentar esse desafio, o Port and Airport Research Institute vem liderando avanços no campo da biomineralização aplicada à construção civil. A instituição pesquisa a integração de agentes biológicos ao concreto para conferir às estruturas marinhas a capacidade de autorreparação, estendendo substancialmente o ciclo de vida dos ativos portuários sem a necessidade de intervenções manuais constantes.

Do ponto de vista econômico, a tecnologia ataca diretamente um dos maiores custos operacionais do setor: as paradas técnicas não programadas e as obras repetitivas de recuperação in junto

Técnica 

O princípio técnico adotado envolve o conceito de precipitação de carbonato de cálcio induzida por microrganismos (conhecido no meio acadêmico como MICP). A aplicação baseia-se em colocar bactérias alcalinofílicas, capazes de sobreviver em ambientes extremamente agressivos e com pH elevado, Esporos de bactérias (como cepas selecionadas do gênero Bacillus) são incorporados à massa de concreto junto com nutrientes orgânicos, permanecendo inativos enquanto o material se mantém íntegro e seco.  

Depois, no momento em que se forma uma microfissura na estrutura, o ar e a água do mar penetram na fenda. A alteração no ambiente interno e o contato com a umidade “despertam” os microrganismos. A solução se baseia no fato de as bactérias, ao se alimentarem do substrato nutriente fornecido, produzem dióxido de carbono que, ao reagir com os íons de cálcio presentes no próprio cimento, precipita em calcita (carbonato de cálcio). Esse produto final preenche progressivamente os poros e as trincas de dentro para fora. Assim que a fissura é selada e a entrada de água é interrompida, o pH volta a subir e a umidade cai, fazendo com que as bactérias retornem ao estado de dormência, até um eventual novo evento de degradação.  

Novas frentes de pesquisa do PARI

Embora a biotecnologia aplicada à durabilidade do cimento chame a atenção pela inovação, o portfólio de pesquisas do Pari atua em diferentes divisões técnicas:  

• Durabilidade em águas profundas e agregados sustentáveis: Em parceria com a indústria e instituições marítimas, o Pari investiga a degradação de materiais cimentícios sob altas pressões hidráulicas no fundo do mar, desenvolvendo misturas capazes de suportar o desgaste químico e a lixiviação do cálcio em instalações offshore.
• Infraestrutura Digital e Monitoramento Autônomo: Com a divisão de Engenharia de Transformação Digital, o centro desenvolve protocolos de inspeção preditiva utilizando drones, robôs subaquáticos e sensores integrados à Internet das Coisas (IoT). O objetivo é mapear deformações em quebra-mares de blocos e caixões antes que falhas visíveis aconteçam.  
•  Infraestrutura Verde e “Blue Carbon”: Em consonância com as metas globais de emissão líquida zero, o Pari estuda a criação de blocos de concreto ecologicamente desenhados para promover a fixação de habitats marinhos, como vegetação costeira e comunidades de corais. Essas estruturas atuam simultaneamente como amortecedores de ondas e como sumidouros naturais de carbono.  
•  Engenharia Geotécnica e Prevenção de Desastres: O instituto conduz simulações avançadas sobre o comportamento de solos marinhos sob tensões de tsunamis e terremotos de grande magnitude, gerando parâmetros de projeto que influenciam as normas globais de construção de portos e aeroportos construídos sobre aterros.