Bioconcreto em portugus

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Título: 
Bioconcrete: próxima geração de concreto auto-cura 
Nome dos autores:
Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* Mostafa Seifan uma, Ali Khajeh Samani uma, Aydin Berenjian uma,* 
Afiliação dos autores:
uma Escola de Engenharia, Faculdade de Ciências e Engenharia, The University of Waikato, uma Escola de Engenharia, Faculdade de Ciências e Engenharia, The University of Waikato, 
Hamilton, Nova Zelândia 
Palavras-chave: 
Auto-healing- de concreto de Crack- Bacteria- cálcio Biomineralização carbonate- 
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Abstrato 
O betão é um dos materiais de construção mais amplamente utilizados, e tem uma elevada tendência para formar fissuras. Estes
rachaduras levar a uma redução significativa na vida de serviço concreto e altos custos de substituição. Embora não seja possível
para evitar a formação de crack, vários tipos de técnicas estão no local para curar as fissuras. Tem sido demonstrado que alguns
dos actuais métodos de tratamento de betão, tais como a aplicação de produtos químicos e polímeros são uma fonte de saúde 
e riscos ambientais, e mais importante, eles são eficazes apenas no curto prazo. Assim, os métodos de tratamento
que são amigos do ambiente e de longa duração estão em alta demanda. Uma abordagem microbiana auto-cura é
distingue-se pelo seu potencial de longa duração, rápida, e activa reparação fenda, ao mesmo tempo, ser ambientalmente 
amigáveis. Além disso, a abordagem de auto-cura microbiana prevalece as outras técnicas de tratamento devido à
capacidade de ligação eficiente e de compatibilidade com composições de betão. Este estudo fornece uma visão geral do
abordagens microbianas para produzir carbonato de cálcio (CaCO 3). desafios potenciais no tratamento de crack microbiana abordagens microbianas para produzir carbonato de cálcio (CaCO 3). desafios potenciais no tratamento de crack microbiana abordagens microbianas para produzir carbonato de cálcio (CaCO 3). desafios potenciais no tratamento de crack microbiana 
são discutidos e recomendações também são dadas para as áreas de investigação futura. 
Introdução 
Betão como um dos materiais de construção mais comumente utilizados, desempenha um papel indispensável em muitos campos. isto
tem sido amplamente utilizado na construção de edifícios, barragens, reservatórios de armazenagem, portos marítimos, estradas, pontes, túneis, 
metrôs e outras infra-estruturas. O betão é principalmente uma combinação de água, agregado (grossos e finos), e
cimento. O cimento é a parte mais importante do material concreto. Liga-se os agregados e preenche os vazios
entre partículas grossas e finas. Alta força de compressão, a disponibilidade, a durabilidade, bem como compatíveis
comportamento com barras de reforço, preço baixo, preparação simples e possibilidade de vazamento em formas desejadas e 
tamanhos concretizar o material de escolha para muitas aplicações. 
Apesar das vantagens do concreto, tem uma elevada tendência para formar rachaduras, permitindo que produtos químicos agressivos para penetrar 
na estrutura. Rachaduras são uma das principais causas de deterioração do concreto e diminuir em termos de durabilidade. rachaduras
pode ser formado em ambos de plástico e estados endurecidos. movimento de cofragem, a liquidação de plástico, e retracção plástica
devido à rápida perda de água a partir da superfície de concreto em resultado a formação de fissuras durante o estado plástico. Enquanto que,
intempéries, secagem encolhimento, o stress térmico, erro na criação e detalhando, reacção química, sobrecarga constante, 
e carga externa contribuir para a formação de fissuras no estado endurecido [1-5]. Além disso, estruturas de betão sofrem
relativamente baixa resistência à tracção e ductilidade. Para abordar a baixa resistência à tracção e de ductilidade, o concreto é geralmente
reforçado com barras de aço embutidas. barras de reforço têm efeito positivo sobre fissuras restrição largura por
controlar o encolhimento de plástico, no entanto, não pode impedir a formação de fissuras. Embora rachaduras não pode pôr em perigo
resistência do concreto em idade precoce, sem dúvida, a sua formação pode ser um risco grave para a vida concreta, a longo 
termo [5-11]. Anualmente, o orçamento considerável é alocado para a reparação de estruturas de cimento existentes em muitos
países do mundo [12, 13]. O custo directo de reparação e manutenção fissuras foi estimado em $ 147 por m 3países do mundo [12, 13]. O custo directo de reparação e manutenção fissuras foi estimado em $ 147 por m 3
de betão, apesar do facto do custo de produção de betão varia entre $ 65 e $ 80 por m 3 [ 14]. Assim sendo,de betão, apesar do facto do custo de produção de betão varia entre $ 65 e $ 80 por m 3 [ 14]. Assim sendo,de betão, apesar do facto do custo de produção de betão varia entre $ 65 e $ 80 por m 3 [ 14]. Assim sendo,
abordagens preventivas para conter e terminar a formação de fissuras na fase inicial são cruciais. 
Os tratamentos de fissuras e poros em concreto são geralmente divididos em tratamentos passivos e activos. Passiva
tratamentos só podem curar as fissuras superficiais, ao passo que os métodos activos podem preencher fendas tanto interiores e exteriores. Para
aumentar a durabilidade e também evitar a penetração de materiais agressivos em concreto, tratamentos passiva pode 
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ser feito por meio de revestimentos exteriores, tais como a aplicação de misturas de químicos e polímeros. em passiva
tratamentos, uma vez que são detectadas fissuras, selantes será ou injectados ou pulverizados para as fissuras [8, 15]. Estes
selantes compreendem geralmente materiais químicos, tais como resinas epoxi, borrachas cloradas, ceras de poliuretano,, 
acrílicos e de siloxano. Embora tratamentos passivos são aplicáveis ​​a muitas estruturas de concreto existentes, eles têm
várias limitações que impedem o seu uso. Algumas das limitações no uso de cimentos químicos são pobres
resistência às intempéries, sensibilidade à humidade, baixa resistência ao calor, insustentabilidade, má ligação com concreto, 
susceptibilidade à degradação e à delaminação com a idade, e o coeficiente de expansão térmica diferente entre 
concreto e cimentos [9, 16-18]. 
técnicas de tratamento activos do que também são conhecidas como técnicas de auto-cura pode operar independentemente em 
diferentes condições independentemente da posição rachadura. Eles também têm a capacidade de ativação imediata após a rachadura
formação, selagem da fenda. Um mecanismo de auto-cura em concreto pode ser estabelecida através de três principais
estratégias: (i) de cura autógena; (Ii) a encapsulação de material polimérico; (Iii) produção microbiana de cálcio
carbonato de [19]. Um tratamento ideal deve ter qualidade, vida útil longa, abrangência e a capacidade de curar rachaduras
repetidamente em número ilimitado de vezes [20]. 
cura autógeno é o processo natural de reparação de fissuras de betão que pode ocorrer na presença de humidade 
ou água. cura autógeno preenche fissuras através de hidratação das partículas de cimento hidratado-un ou de carbonatação
hidróxido de cálcio dissolvido [21, 22]. Hidratação de óxido de cálcio produz o hidróxido de cálcio, o qual pode reagir
com dióxido de carbono presente na atmosfera. Como pode ser visto a partir Eqs. 1 e 2 estas reacções resultar em
produção de carbonato de cálcio [23]. Devido à abundância na natureza e compatibilidade com cimento
composições, o carbonato de cálcio é um dos mais úteis agentes de enchimento e versáteis para obstruir os espaços vazios, e porosidades 
rachaduras no concreto.••• + • 2 • → •• (••) 2••• + • 2 • → •• (••) 2••• + • 2 • → •• (••) 2••• + • 2 • → •• (••) 2 (1) 
•• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 ••• (••) 2 + •• 2 → •••• 3 + • 2 • (2)
O sucesso de cura autógeno depende fortemente de factores tais como a presença de água ou humidade no 
meio ambiente, a quantidade de cimento não-hidratadas e composição da matriz de betão [24-26]. Além disso, ele
Tem-se observado que somente as fissuras que variam de 0,1 a 0,3 mm podem ser preenchidos através da cura autógeno [27-31]. UMA
maneira prática para melhorar a cicatrização autógeno é para reduzir a água para cimento proporção (/ c w). No entanto, o aumento de cimento
porção para reduzir w / c raz tem um efeito adverso sobre o encolhimento e trabalhabilidade, e exige mais cimento 
Produção. 
A encapsulação do material polimérico é um outro tipo de tratamento activo. Este método pode contribuir para o preenchimento
fissuras por conversão de agente de cura de espuma na presença de humidade. Embora os produtos químicos de libertação a partir de
fibras ocas incorporados dentro concreto pode preencher as fissuras [32], estes materiais não se comportam da mesma 
composições de betão em muitas condições e, em alguns casos, causar a estender as rachaduras existentes. Além do que, além do mais,
esta técnica exige cápsulas que podem ser facilmente misturados com o concreto e podem sobreviver em matriz de betão. Mais
importante, as cápsulas incorporados tem que proteger o agente de cura para um longo período de tempo e não deve 
influenciar a trabalhabilidade concreto e propriedades mecânicas. Esses requisitos tornam método de encapsulamento um
prática difícil para aplicação comercial concreto auto-cura. 
4 
Devido às desvantagens dos tratamentos existentes, métodos de tratamento activos inovadores alternativos estão em procura. 
Recentemente, abordagens biotecnológicas têm atraído a atenção dos pesquisadores como uma forma promissora para abordar a 
problemas associados com tratamentos ativa e passiva. processo de cura biológica baseia-se na produção de
carbonato de cálcio por meio de biomineralização. A implementação bem sucedida deste método de tratamento inovador
resultar em uma maior vida útil das estruturas de betão, bem como uma redução significativa na produção de cimento e estrutural 
substituição. 
biomineralização 
Biomineralização refere-se ao processo de formação de minerais por organismos vivos, que é um difundido 
fenómeno na natureza [33]. Biomineralização pode ser realizada através de mineralização induzida biologicamente fenómeno na natureza [33]. Biomineralização pode ser realizada através de mineralização induzida biologicamente 
processo. Biologicamente mineralização induzida geralmente ocorre num ambiente aberto como um descontrolada
consequência da actividade metabólica microbiana [34]. Neste processo biominerais são formados através da reacção de
produtos metabólicos produzidos por microorganismos com o ambiente circundante. estrutura bacteriana e um
diagrama esquemático de produção de carbonato de cálcio são apresentados na Fig. 1. a precipitação ocorre por Mineral 
ligação bem sucedida dos iões carregados positivamente para as paredes celulares microbianas carregadas negativamente. biologicamente
mineralização induzida geralmente ocorre em um ambiente anaeróbio ou no limite ico-anóxica. A sua eficácia
altamente dependente da concentração de carbono inorgânico dissolvido, sítio de nucleação, pH, temperatura e Hartree 
energia (E h) [ 35, 36]. Entre a produção generalizada de minerais através de biomineralização, precipitação deenergia (E h) [ 35, 36]. Entre a produção generalizada de minerais através de biomineralização, precipitação deenergia (E h) [ 35, 36]. Entre a produção generalizada de minerais através de biomineralização, precipitação de
carbonato de cálcio tem atraído o interesse, devido à capacidade de ligação eficiente e compatibilidade com betão 
composições. 
Figura 1 ( a) Bactérias estrutura; (B) da parede celular carregado negativamente e a presença de iões de carga positiva; (C) produção biomineralFigura 1 ( a) Bactérias estrutura; (B) da parede celular carregado negativamente e a presença de iões de carga positiva; (C) produção biomineral
por meio de iões de ligação à parede celular 
precipitação de carbonato de cálcio 
Sabe-se que os microrganismos, especialmente bactérias, são capazes de produzir uma grande variedade de minerais, tais como 
carbonatos, sulfuretos, silicatos, fosfatos e [37]. O carbonato de cálcio é um dos materiais de enchimento adequados para a maioria
betão devido ao elevado grau de compatibilidade com composições de cimento. O carbonato de cálcio pode ser precipitado através
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biologicamente induzida processo de mineralização, na presença de uma fonte de cálcio. Neste processo é carbonato
produzido por microorganismos extracelularmente através de duas vias metabólicas e nomeadamente autotrófico 
heterotrófico. 
autotrophic pathway 
via autotrófico acontece na presença de dióxido de carbono para o qual os micróbios converter dióxido de carbono para 
carbonato através de três formas distintas, a saber, (i) a metanogénese não-metilotrica (por metanogênica 
archaea); (Ii) fotossíntese aeróbica (por Cianobactéria), e (iii) a fotossíntese anoxigênicas (por Purple archaea); (Ii) fotossíntese aeróbica (por Cianobactéria), e (iii) a fotossíntese anoxigênicas (por Purple archaea); (Ii) fotossíntese aeróbica (por Cianobactéria), e (iii) a fotossíntese anoxigênicas (por Purple 
bactérias [38]. 
methanogenesis via não-metilotrica converte o dióxido de carbono e hidrogénio de metano (Eq. 3). 
Consequentemente, a oxidação anaeróbica de metano por aceitadores de electrões, tais como sulfato, como mostrado na Eq. 4 resultados em
a produção de bicarbonato [39]. carbonato produzido irá então resultar em precipitação do carbonato de cálcio no
presença de iões de cálcio tal como é mostrado na Eq. 5. Esta via é mais comum em sedimentos marinhos. 
•• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 ••• 2 + 4• 2 → •• 4 + 2• 2 • (3) 
•• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 ••• 4 + •• 42- → ••• 3- + •• - + • 2 • (4) 
•• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 • (5) 
processo da fotossíntese é também uma via autotrófico para produzir carbonato de cálcio na presença de cálcio 
íons. Existem dois grupos de bactérias fotossintéticas nomeadamente oxigênica e bactérias fotossintéticas anoxigênicas. íons. Existem dois grupos de bactérias fotossintéticas nomeadamente oxigênica e bactérias fotossintéticas anoxigênicas. íons. Existem dois grupos de bactérias fotossintéticas nomeadamente oxigênica e bactérias fotossintéticas anoxigênicas. 
Oxigênicas e anoxigênicas organismos photosynthesizing utilizardiferentes tipos de doadores de electrões para produzir 
methanal. Tal como mostrado na Eq. 6, a água actua como um doador de electrões na fotossíntese aeróbica. em anoxigênicas
fotossíntese, no entanto, o sulfureto de hidrogénio (H 2 S) actua como um dador de electrões na reacção redox (Eq. 7) e fotossíntese, no entanto, o sulfureto de hidrogénio (H 2 S) actua como um dador de electrões na reacção redox (Eq. 7) e fotossíntese, no entanto, o sulfureto de hidrogénio (H 2 S) actua como um dador de electrões na reacção redox (Eq. 7) e 
Por conseguinte, o oxigénio não é gerado [40, 41]. A remoção do dióxido de carbono durante a fotossíntese microbiana a partir de
soluções de bicarbonato resulta na produção de carbonato de [42]. Este fenómeno conduz no aumento localizado no pH e
finalmente, a precipitação de carbonato de cálcio na presença de iões de cálcio [36]. Resumo da química da fotossíntese
reacções para a produção de carbonato de cálcio são listados nas Eqs. 6-9.
•• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + • 2 • •••••••• •ℎ•••••••ℎ••••→ (•• 2 •) + • 2(•• 2 •) + • 2(•• 2 •) + • 2(•• 2 •) + • 2 (6) 
•• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ•••••• 2 + 2• 2 • + • 2 • •••••••••• •ℎ•••••••ℎ••••→ (•• 2 •) + + 2S 2• 2 •(•• 2 •) + + 2S 2• 2 •(•• 2 •) + + 2S 2• 2 •(•• 2 •) + + 2S 2• 2 •(•• 2 •) + + 2S 2• 2 • (7) 
2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 •2••• 3- ↔ •• 2 + •• 32 + • 2 • (8) 
•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• -•• 32 + • 2 • ↔ ••• 3- + •• - (9)
Apesar da possibilidade de precipitação de cálcio através da fotossíntese, este método só é possível no 
presença de dióxido de carbono no meio ambiente circundante. Isso indica que via fotossíntese só pode
ser utilizado em áreas de que a estrutura de betão é expostas a dióxido de carbono e luz. 
6 
pathway heterotróficos 
comunidades microbianas podem precipitar cristais como um resultado do seu crescimento em diferentes habitats naturais. Cristal
formação é atribuída à composição do meio utilizado para as bactérias heterotróficas de crescimento, e é um comum 
fenômeno na natureza. crescimento heterotrico de diferentes géneros de bactérias tais como Bacillus, Arthrobacter, e fenômeno na natureza. crescimento heterotrico de diferentes géneros de bactérias tais como Bacillus, Arthrobacter, e fenômeno na natureza. crescimento heterotrico de diferentes géneros de bactérias tais como Bacillus, Arthrobacter, e 
Rhodococcus espécies sobre sais de idos orgicos (acetato, lactato, citrato, succinato, oxalato, malato, e glioxilato) Rhodococcus espécies sobre sais de idos orgicos (acetato, lactato, citrato, succinato, oxalato, malato, e glioxilato) 
resulta na produção de minerais carbonatos. Estas bactérias utilizar compostos orgânicos como uma fonte de energia. Sediada
nos sais e fontes de carbono presentes no meio, estas bactérias são capazes de produzir vários cristais, tais como 
carbonato de cálcio e carbonato de magnésio. As reacções químicas para formar carbonato de cálcio, na presença de
acetato de cálcio, como fonte de ácido baixo peso molecular e de cálcio de iões estão listados nas Eqs. 12/10 [43].
•• 3 ••• - + 2• 2•• 3 ••• - + 2• 2•• 3 ••• - + 2• 2•• 3 ••• - + 2• 2•• 3 ••• - + 2• 2•• 3 ••• - + 2• 2
•••••••• ••••••••••ℎ••
→ 2•• 2 + • 2 • + •• -2•• 2 + • 2 • + •• -2•• 2 + • 2 • + •• -2•• 2 + • 2 • + •• -2•• 2 + • 2 • + •• -2•• 2 + • 2 • + •• - (10)
2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3-2•• 2 + •• - → •• 2 + ••• 3- (11)
2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 •2••• 3- + •• 2+ → •••• 3 + •• 2 + • 2 • (12) 
precipitação de carbonato de cálcio através da utilização de ácidos orgânicos tem sido amplamente documentada em diferentes 
ambientes de substrato, incluindo cavernas (paredes, tectos e speleothems), navais, lagos e solos. Foi observado
que a utilização de comunidades bacterianas heterotróficas ( Arthrobacter e Rhodococcus) isolado a partir de estalactite em que a utilização de comunidades bacterianas heterotróficas ( Arthrobacter e Rhodococcus) isolado a partir de estalactite em que a utilização de comunidades bacterianas heterotróficas ( Arthrobacter e Rhodococcus) isolado a partir de estalactite em que a utilização de comunidades bacterianas heterotróficas ( Arthrobacter e Rhodococcus) isolado a partir de estalactite em que a utilização de comunidades bacterianas heterotróficas ( Arthrobacter e Rhodococcus) isolado a partir de estalactite em 
a caverna poderia produzir carbonato de cálcio na presença de acetato de cálcio [44, 45]. Além disso, a contribuição
do Arthrobacter e Rhodococcus espécies isoladas de ambientes polares sobre a precipitação de carbonato de cálcio do Arthrobacter e Rhodococcus espécies isoladas de ambientes polares sobre a precipitação de carbonato de cálcio do Arthrobacter e Rhodococcus espécies isoladas de ambientes polares sobre a precipitação de carbonato de cálcio do Arthrobacter e Rhodococcus espécies isoladas de ambientes polares sobre a precipitação de carbonato de cálcio do Arthrobacter e Rhodococcus espécies isoladas de ambientes polares sobre a precipitação de carbonato de cálcio 
cristal com citrato de cálcio e acetato de cálcio como fonte de carbono tem sido extensivamente investigado [46]. Cacchio
et al. [47] fez outra pesquisa conceitual e verificou-se que Bacilo e Arthrobacter espécies são capazes de et al. [47] fez outra pesquisa conceitual e verificou-se que Bacilo e Arthrobacter espécies são capazes de et al. [47] fez outra pesquisa conceitual e verificou-se que Bacilo e Arthrobacter espécies são capazes de et al. [47] fez outra pesquisa conceitual e verificou-se que Bacilo e Arthrobacter espécies são capazes de et al. [47] fez outra pesquisa conceitual e verificou-se que Bacilo e Arthrobacter espécies são capazes de 
precipitar carbonato de cálcio sob a forma de carbonato alcalino. A viabilidade desses micróbios de forma concreta
matriz será discutida na secção seguinte. 
A presença do ácido orgânico como a única fonte de carbono e energia é a vantagem mais significativa desta 
caminho. É também importante notar que as propriedades da superfície celular de bactérias (como locais de nucleação), proteínas, e
substâncias poliméricas extracelulares (EPS) tem efeito crucial sobre a morfologia e a mineralogia do produzido 
carbonato de cálcio. Portanto, diferentes morfologias de carbonato de cálcio como calcite (cristal rhombohedra),
vaterite (cristal hexagonal) ou aragonite (cristal em forma de agulha) pode ser precipitado com base em propriedades químicas de 
parede celular de bactérias. 
O ciclo do enxofre e do ciclo do azoto são outros mecanismos de produção de carbonato de cálcio. ciclo do enxofresegue por dissimilatória redução de sulfato. Neste processo, o carbonato de cálcio é produzido se a fonte de cálcio,
matéria orgânica, e de sulfato estão presentes no meio. O aumento do pH como um resultado de desgaseificação de
sulfureto de hidrogénio desloca a reacção no sentido de precipitação de carbonato de cálcio [38]. Produção de cálcio
carbonato através da redução de sulfato de cálcio (CaSO 4) em sulfureto de cálcio (CAS) por bactérias redutoras de sulfato é carbonato através da redução de sulfato de cálcio (CaSO 4) em sulfureto de cálcio (CAS) por bactérias redutoras de sulfato é carbonato através da redução de sulfato de cálcio (CaSO 4) em sulfureto de cálcio (CAS) por bactérias redutoras de sulfato é 
mostrado na Eq. 13-16 [48].
•••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 ••••• 4 + 2 (•• 2 •) → ••• + 2•• 2 + 2• 2 • (13) 
••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 •••• + 2• 2 • → •• (••) 2 + • 2 • (14) 
•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3•• 2 + • 2 • → • 2 •• 3 (15) 
7 
•• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 ••• (••) 2 + • 2 •• 3 → •••• 3 + 2• 2 • (16) 
Produção de carbonato ou de bicarbonato, através do ciclo de azoto pode ser estabelecida através de três vias principais 
nomeadamente (i) ureia ou degradação do ácido úrico (ureolysis), (ii) amonificação de aminoácidos, e (iii) dissimilatória 
redução de nitrato [39, 49]. Como um resultado do ciclo de azoto, carbonato de cálcio é precipitado sobre a presença
ião de cálcio de suficiente no meio de [38]. As secções seguintes descrevem o carbonato de cálcio
produção através do ciclo do azoto em concreto. 
A precipitação do carbonato de cálcio na matriz de betão 
Microrganismos, tais como Bacillus spharecus e Bacillus peusturii são capazes de produzir biominerais através Microrganismos, tais como Bacillus spharecus e Bacillus peusturii são capazes de produzir biominerais através Microrganismos, tais como Bacillus spharecus e Bacillus peusturii são capazes de produzir biominerais através Microrganismos, tais como Bacillus spharecus e Bacillus peusturii são capazes de produzir biominerais através Microrganismos, tais como Bacillus spharecus e Bacillus peusturii são capazes de produzir biominerais através 
reacção metabólica na presença de fontes de cálcio (ver quadro 1) [15]. Estes microrganismos positivos urease
estão envolvidas no ciclo de azoto e pode produzir carbonato de cálcio por meio de hidrólise de ureia [50-52]. 
reacções fundamentais para induzir a precipitação de carbonato de cálcio são apresentados nas Equações. 17 e 18 [53].
•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3•• 2+ + •• 32 ↔ •••• 3 (17)
•• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 ••• 2+ + 2••• 3- ↔ •••• 3 + •• 2 + • 2 • (18)
actividades metabólicas microbianas levar a um aumento da concentração de carbonato e [8, 9, 54] pH. Aumento do pH
facilita a transformação do dióxido de carbono no carbonato [26]. Essas conversões metabólicas promover cálcio
carbonato precipitação (principalmente na forma de calcite estável que é abundante na natureza), que desempenha o papel de carbonato precipitação (principalmente na forma de calcite estável que é abundante na natureza), que desempenha o papel de 
barreira e bloqueia a entrada de produtos químicos corrosivos em fendas [53, 55]. Através da atividade da urease na presença de
bactérias, ácido carbâmico um mole (NH 2 COOH) e uma mol de amoníaco (NH 3) são produzidos a partir da hidrólise de ureia bactérias, ácido carbâmico um mole (NH 2 COOH) e uma mol de amoníaco (NH 3) são produzidos a partir da hidrólise de ureia bactérias, ácido carbâmico um mole (NH 2 COOH) e uma mol de amoníaco (NH 3) são produzidos a partir da hidrólise de ureia bactérias, ácido carbâmico um mole (NH 2 COOH) e uma mol de amoníaco (NH 3) são produzidos a partir da hidrólise de ureia bactérias, ácido carbâmico um mole (NH 2 COOH) e uma mol de amoníaco (NH 3) são produzidos a partir da hidrólise de ureia 
(Eq. 19). Como pode ser visto a partir da Eq. 20, a hidrólise de ácido carbâmico produz um ácido carbónico molar (H 2 CO 3) e (Eq. 19). Como pode ser visto a partir da Eq. 20, a hidrólise de ácido carbâmico produz um ácido carbónico molar (H 2 CO 3) e (Eq. 19). Como pode ser visto a partir da Eq. 20, a hidrólise de ácido carbâmico produz um ácido carbónico molar (H 2 CO 3) e (Eq. 19). Como pode ser visto a partir da Eq. 20, a hidrólise de ácido carbâmico produz um ácido carbónico molar (H 2 CO 3) e (Eq. 19). Como pode ser visto a partir da Eq. 20, a hidrólise de ácido carbâmico produz um ácido carbónico molar (H 2 CO 3) e 
uma mole de amónio adicional simultaneamente. 
•• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••••• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••••• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••••• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••••• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••••• (•• 2) 2 + • 2 • ••••••••••••• → •• 2 •••• + •• 3•• 2 •••• + •• 3•• 2 •••• + •• 3•• 2 •••• + •• 3 (19) 
•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3•• 2 •••• + • 2 • → •• 3 + • 2 •• 3 (20) 
De acordo com as equações. 21 e 22, a reacção de iões de hidróxido (que já é produzido a partir da reacção de água e
amoníaco) e ácido carbónico produz carbonato (CO 32) [ 56]. Como pode ser visto na Eq. 23, cálcio carregado positivamenteamoníaco) e ácido carbónico produz carbonato (CO 32) [ 56]. Como pode ser visto na Eq. 23, cálcio carregado positivamenteamoníaco) e ácido carbónico produz carbonato (CO 32) [ 56]. Como pode ser visto na Eq. 23, cálcio carregado positivamente
iões pode então ligar-se à célula bacteriana carregada negativamente. 
2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• -2•• 3 + 2• 2 • → 2•• 4+ + 2•• - (21)
2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 •2•• - + • 2 •• 3 → •• 32 + 2• 2 • (22) 
•• 2+ + •••• → •••• - •• 2+•• 2+ + •••• → •••• - •• 2+•• 2+ + •••• → •••• - •• 2+•• 2+ + •••• → •••• - •• 2+ (23) 
•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - •••• 3•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - •••• 3•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - ••••3•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - •••• 3•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - •••• 3•••• - •• 2+ + •• 32 → •••• - •••• 3 (24) 
Para completar a última reacção (Eq. 24), de iões de cálcio pode ser fornecida quer por fontes internas que estão disponíveis 
na estrutura de cimento ou por produtos químicos, tais como a adição de cloreto de cálcio, nitrato de cálcio ou lactato de cálcio 
externamente [57]. A utilização de cloreto de cálcio como fonte de cálcio pode provocar ataque de iões cloreto e consequentemente
degradação de barras de reforço. Assim, a aplicação de nitrato de cálcio ou lactato de cálcio é recomendado.
Precipitação de cristais de carbonato de cálcio pela B. sphaericus e B. subtilis são mostrados na Fig. 2. Precipitação de cristais de carbonato de cálcio pela B. sphaericus e B. subtilis são mostrados na Fig. 2. Precipitação de cristais de carbonato de cálcio pela B. sphaericus e B. subtilis são mostrados na Fig. 2. Precipitação de cristais de carbonato de cálcio pela B. sphaericus e B. subtilis são mostrados na Fig. 2. Precipitação de cristais de carbonato de cálcio pela B. sphaericus e B. subtilis são mostrados na Fig. 2. 
8 
Embora essa abordagem provou ser bem sucedida, ainda existem alguns inconvenientes que são necessárias para ser 
abordada. A produção de iões de amónio (NH 4+) através de resultados de actividade ureolíticas na emissão de óxidos de azoto abordada. A produção de iões de amónio (NH 4+) através de resultados de actividade ureolíticas na emissão de óxidos de azoto abordada. A produção de iões de amónio (NH 4+) através de resultados de actividade ureolíticas na emissão de óxidos de azoto 
para a atmosfera. Estima-se que a reparação de uma m 2 de betão necessita de 10 g / L de ureia que produz para a atmosfera. Estima-se que a reparação de uma m 2 de betão necessita de 10 g / L de ureia que produz para a atmosfera. Estima-se que a reparação de uma m 2 de betão necessita de 10 g / L de ureia que produz 
4,7 g de azoto. Este valor é cerca de um terço do azoto que é produzida por cada pessoa a cada dia [58].
Além disso, a presença de amónio excessiva na matriz de betão aumenta o risco de danos por sal 
conversão de ácido nítrico. Assim, uma optimização para encontrar a quantidade necessária de ureia é benéfico para evitar excessiva
emissão de amónio. 
Para resolver os inconvenientes associados com os iões de amónio de produção através da via ureolysis, metabólica 
conversão de composto orgânico (sal de ácido orgânico) para o carbonato de cálcio tem sido proposto [11, 51, 52, 59]. Dentro
esta abordagem, a oxidação aeróbica de ácidos orgânicos conduz à produção de dióxido de carbono o que resulta em carbonato 
produção em um ambiente alcalino. Existência de uma fonte de cálcio como catião leva à produção de cálcio
carbonato de [60]. conversão metabólica de lactato de cálcio a carbonato de cálcio na presença de oxigénio é mostrado
na Eq. 25 [51].
••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2••• 6 • 10 • 6 + 6• 2
•••••••••• •••••••••
→ •••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 ••••• 3 + 5•• 2 + 5• 2 • (25)
A reacção entre a água e o dióxido de carbono produzido a partir da Eq. 25 e o óxido de cálcio disponível na
matriz de betão contribui para o aumento da cicatrização autógeno [5, 24, 61]. Em comparação com a via ureolysis, este
conversão metabólica é mais sustentável, devido à ausência de amónio. Além disso, o consumo de oxigénio pela
bactérias e a formação de carbonato de cálcio para evitar a penetração agressivo em concreto impediria a 
corrosão das barras de reforço. Embora altas concentrações de fonte de cálcio são necessários para a calcite
produção de [62], isto pode resultar na acumulação de elevado teor de sais na matriz de betão. Portanto, o
concentração da fonte de cálcio é necessário para ser optimizadas, a fim de reduzir o custo e evitar a formação de sal, e 
obter a máxima produção de carbonato de cálcio. Compatibilidade com composição concreto, protecção do
barras de reforço e a produção de carbonato de cálcio de alta estão entre as vantagens deste método. 
Outra via para produzir minerais é conhecido como redução de nitrato dissimilatória. Desnitrificação define como um
processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso processo respiratória que resulta em redução de nitrato ( •• 3-) a nitrito ( •• 2-), óxido nítrico ( ••), óxido nitroso 
(• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução (• 2 •), e azoto gasoso ( • 2). Os minerais são precipitados através da oxidação de compostos orgânicos pela redução 
de nitrato (NO 3-) através de bactérias desnitrif icadoras. O atributo mais importante dessa abordagem é a sua aplicação emde nitrato (NO 3-) através de bactérias desnitrif icadoras. O atributo mais importante dessa abordagem é a sua aplicação emde nitrato (NO 3-) através de bactérias desnitrif icadoras. O atributo mais importante dessa abordagem é a sua aplicação em
zonas anaeróbias. Os microorganismos que estão envolvidas no processo de desnitrificação são anaeróbios facultativos; principalmente
Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies Denitrobacillus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseuodomonas, Spirillum, Achromobacter, e Micrococcus espécies 
[60]. Como uma consequência de desnitrificação composto orgânico, o dióxido de carbono, água e azoto são produzidas
(Eq. 26). De acordo com a Eq. 27 um aumento do pH devido ao consumo de H + durante os resultados do processo de desnitrificação (Eq. 26). De acordo com a Eq. 27 um aumento do pH devido ao consumo de H + durante os resultados do processo de desnitrificação 
na produção de carbonatoou bicarbonato [63]. A reacção final de fonte de cálcio e resulta em carbonato
precipitação de carbonato de cálcio (Eq. 28). 
•••••••• ••••••• + • •• 3- + • • + ••••••••••••••••••••••• ••••••• + • •• 3- + • • + ••••••••••••••••••••••• ••••••• + • •• 3- + • • + ••••••••••••••••••••••• ••••••• + • •• 3- + • • + ••••••••••••••• → •• • 2 + • • 2 • + • • 2•• • 2 + • • 2 • + • • 2•• • 2 + • • 2 • + • • 2•• • 2 + • • 2 • + • • 2•• • 2 + • • 2 • + • • 2•• • 2 + • • 2 • + • • 2 (26) 
•• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 ••• 2 + 2•• - → •• 32 + • 2 • (27) 
•• 2+ + •• 32 → •••• 3•• 2+ + •• 32 → •••• 3•• 2+ + •• 32 → •••• 3•• 2+ + •• 32 → •••• 3•• 2+ + •• 32 → •••• 3•• 2+ + •• 32 → •••• 3 (28) 
9 
Produção de carbonato de cálcio por meio de processo de desnitrificação em concreto não é bem desenvolvida e necessita de mais 
pesquisas para elucidar. Em comparação com a abordagem ureolítica, este mecanismo pode ser também aplicado no solo e
pesquisa agrícola. No entanto, os estudos sobre as propriedades de melhoramento do solo têm ilustrado que a eficácia de ureolysis
é maior do que a abordagem de desnitrificação no que diz respeito à produção de carbonato de cálcio [64, 65]. hidrólise de ureia
ocorre em curto período de tempo. Por isso, a precipitação de carbonato de cálcio por meio de via ureolysis é o mais rápido
aproximação entre os processos de biomineralização de carbonato de cálcio [58]. 
Figura 2 ( a) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. sphaericus; ( b) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. Figura 2 ( a) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. sphaericus; ( b) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. Figura 2 ( a) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. sphaericus; ( b) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. Figura 2 ( a) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. sphaericus; ( b) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. Figura 2 ( a) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. sphaericus; ( b) SEM micrografias de precipitação de calcite por B. 
subtilis
Devido ao facto de biomineralização de carbonato de cálcio é lento, a aplicação de nutrientes que podem acelerar 
o processo de biomineralização estão em demanda. Além disso, a selecção de bactérias de baixo risco com alta capacidade de
cálcio precipitação de carbonato, a actividade da enzima e a taxa de crescimento são os preferidos. No entanto, o crescimento excessivo de bactérias
podem levar à produção de biofilme superficial não controlada e superfície irregular [66]. Portanto, a quantidade óptima
de nutrientes e o tamanho do inóculo são necessários para ser optimizada a fim de evitar o crescimento excessivo de bactérias, bem como 
precipitação máxima. Uma visão geral das estirpes microbianas e nutrientes que têm sido utilizados para produzir cálcio
carbonato na matriz de betão são listadas na Tabela 1. 
10 
Tabela 1 Visão geral dos microorganismos e nutrientes que têm sido usados ​​para produzir carbonato de cálcio na matriz de betão 
Microrganismo Nutriente 
embedment em 
concreto 
Referências 
bacteriano 
metabólico 
Conversão de 
Ácido orgânico
Bacillus pseudofirmus
lactato de cálcio, glutamato de cálcio, 
extrato de levedura e peptona 
direto [67] 
Bacillus pseudofirmus 
B. cohnii
lactato de cálcio, acetato de cálcio, 
extrato de levedura e peptona 
direto [51] 
B. cohnii lactato de cálcio e de extracto de levedura imobilizado [59] 
Bacillus alkalinitrilicus lactato de cálcio e de extracto de levedura imobilizado [52] 
Ureolysis
Bacillus sphaericus
Ureia, nitrato de cálcio, e levedura 
extrair 
imobilizado [68] 
Bacillus sphaericus Ureia e cloreto de cálcio direto [4] 
Bacillus sphaericus
Ureia, nitrato de cálcio, e levedura 
extrair 
imobilizado [69] 
Bacillus sphaericus Ureia e cloreto de alcium direto [5] 
Bacillus sphaericus
Ureia, nitrato de cálcio, e levedura 
extrair 
imobilizado [70] 
Bacillus sphaericus 
Ureia, cloreto de cálcio, o cálcio 
nitrato, e extracto de levedura 
imobilizado [9] 
Bacillus sphaericus
Ureia, nitrato de cálcio, e levedura 
extrair 
imobilizado [26] 
Bacillus sphaericus
Ureia, cloreto de cálcio, e de cálcio 
acetato 
- [17] 
Bacillus sphaericus
Ureia, nitrato de cálcio, e levedura 
extrair 
imobilizado [15] 
S. pasteurii 
Pseudomonas aeruginosa 
Ureia e cloreto de cálcio direto [71] 
Bacillus sphaericus 
S. pasteurii 
Ureia e acetato de cálcio direto [72] 
S. pasteurii Ureia e cloreto de cálcio imobilizado [73] 
S. pasteurii
Ureia, nitrato de caclium, e cálcio 
cloreto 
- [74] 
S. pasteurii Ureia e nitrato de cálcio - [75] 
S. pasteurii Ureia e cloreto de cálcio imobilizado [76] 
S. pasteurii 
Bacillus cereus 
Ureia, caldo nutriente, e cálcio 
cloreto 
direto [77] 
Bacillus amyloliquedaciens
Ureia, extracto de acetato de cálcio levedura, 
e glicose 
- [78] 
soli Sporosarcina 
Bacillus massiliensis 
crystallopoietes Arthrobacter 
fusiformis Lysinibacillus
Ureia e cloreto de cálcio direto [79] 
desnitrificação 
nitroreducens Diaphorobacter 
Bacillus sphaericus 
Ureia, formato de cálcio, o cálcio 
nitrato, e extracto de levedura 
imobilizado [80] 
11 
Incrustação de microrganismo na matriz de betão 
Cura de agente (bactérias e nutrientes) pode ser inserido na matriz de betão através da rede vascular ou pode ser 
directamente misturado durante a preparação do betão. método vascular foi inspirado na estrutura do osso humano.
Ósseo constituído por duas partes. A camada exterior é o osso cortical, que é compacto e a camada esponjosa interior é a
Osso trabecular. Como mostrado na Fig. 3 um, fornecimentos vasculares técnica de agente de cura a partir do exterior da estrutura usando
redes vasculares distribuídas que já foram incorporados em matriz durante a preparação do betão. como rachaduras
aparecer, agente de cura se move através do recipiente devido ao gradiente de pressão entre a fonte de agente e posições rachaduras. 
A seco [32] proposto um mecanismo de auto-cura em que as partes interiores e exteriores de betão foram unidos através 
fibras hallow vasculares únicas ou múltiplas. Noutra investigação, Sangadji e Schlangen [81] vascular simulado
redes com betão cilíndrico que o seu núcleo e partes exteriores eram porosos e compactos, respectivamente. o
núcleo poroso distribui o agente de cura através da matriz de betão e pode ser activado como o crack aparece em 
a estrutura parte exterior. Método rede vascular parece ser impraticável devido a várias deficiências. Primeiramente,
agente de cura deve ter viscosidade constante durante toda a vida útil do concreto para ajudá-la a fluir facilmente, bem 
como para evitar fugas em circunstâncias ambientais [24]. Se a quantidade de agente de cura liberado é mais
que a capacidade de crack, ele causa problemas estéticos. Em segundo lugar, seria difícil distribuir vasos
homogénea em toda a estrutura. Em terceiro lugar, a incorporação do sistema vascular em concreto pode diminuir o
ligação entre as composições de betão e, consequentemente, leva a delaminação estrutural. 
As bactérias e nutrientes podem também ser incorporado directamente na matriz de betão durante a preparação de betão e 
fundição, como mostrado na Fig. 3 b. Neste processo, os agentes de cura dissolver em água e, em seguida, a mistura é adicionada a
cimento e areia. bactérias alcalifílicas tais como Bacilo espécies podem tolerar o ambiente concreto extrema e cimento e areia. bactérias alcalifílicas tais como Bacilo espécies podem tolerar o ambienteconcreto extrema e cimento e areia. bactérias alcalifílicas tais como Bacilo espécies podem tolerar o ambiente concreto extrema e 
portanto, eles são as espécies mais atraentes para concreto auto-cura bio. Estudos mostram que estes espessura
bactérias que formam esporos membrana pode sobreviver sem nutrientes até centenas de anos [82]. Além disso, dormente
endospores são capazes de resistir a mudanças ou produtos químicos ambientais, bem como radiações ultravioletas e 
tensões mecânicas [11, 24, 83]. 
No entanto incorporação directa de microorganismo em materiais de construção, tais como betão dramaticamente 
influencia a actividade metabólica microbiana. pH elevado (ou seja,> 11) e condição seca do concreto até mesmo fazer as bactérias
vulnerável à morte [15]. Jonkers et al. [51] incorporado B. cohnii esporos directamente na matriz de betão. ovulnerável à morte [15]. Jonkers et al. [51] incorporado B. cohnii esporos directamente na matriz de betão. ovulnerável à morte [15]. Jonkers et al. [51] incorporado B. cohnii esporos directamente na matriz de betão. o
número de células viáveis ​​na amostra de betão foram investigados após cura idades de 9, 22, 42, e 153 dias. 
Embora o número de células de bactérias viáveis ​​na matriz de betão foi de aproximadamente constante até 9 dias, ele 
drasticamente diminuída após 22 e 42 dias em 80% e 90%, respectivamente. Estes resultados indicam que as bactérias
células poderia ser viável para até 4 meses (135 dias) em estrutura de concreto. Portanto, para ajudar as bactérias permanecem vivas
em condições severas para um longo período de tempo, a incorporação de bactérias ex esporos imobilizadas é essencial 
[84]. 
protecção bacteriana por meio de encapsulamento ou de materiais de protecção, tais como terra de diatomáceas, e hidrogel 
partículas de argila expandida porosas tem sido o objectivo de alguns artigos [15, 52]. A encapsulação de agente de cura (figura 3.
c) em cápsulas tubular ou em forma de bola ajuda a aumentar a viabilidade de bactérias durante um longo período de tempo. 
Microcápsulas de resistir a forças mecânicas durante o processo de preparação de betão. processo de cicatrização terá início
quando a cápsula se rompe mediante a formação de fissuras. preparação de cápsula e de mistura com agregado, assim como a
espaço vazio remanescente após a activação da cápsula são os desafios significativos de técnica de encapsulação. o
12 
efeito da incorporação de agente de cura em vidros tubulares no tratamento de crack foi recentemente investigada [69]. 
soluções alcalinas têm impacto negativo sobre materiais de silicato como o vidro. Devido ao fato de que o cimento com base
compósitos são altamente alcalinos, o tubo de vidro (vaso) dissolve-se da parede e, consequentemente, a corrosão ocorre de vidro. Cápsula
tolerância será reforçada durante a mistura por redução do raio ou cápsula, aumentando a espessura da parede da cápsula. 
No entanto, diminuindo a relação de raio de espessura pode fazer com que as cápsulas sejam impedidos de activar o crack 
aparece. Assim, a utilização de cápsulas que se tornam frágeis com a idade é recomendado [85]. Se uma cerâmica pode permanecer
intacta durante a mistura e age corretamente em um ambiente hostil, ele pode superar deficiências de cápsula de vidro. 
Aumentando a quantidade de cápsulas incorporadas irá levar a uma grande área de superfície. Isso pode diminuir a coesão
entre ligantes, que, eventualmente, diminui a trabalhabilidade do betão [24, 86]. Verificou-se que os poros de enchimento
por microcápsulas pode causar criação de poros maiores. Propriedades mecânicas mais baixas foram observadas em microcápsulas
amostras incorporadas em comparação com aqueles sem microcápsulas. Isto pode ser atribuído para os espaços que
aparecem depois de microcápsulas de ruptura [26]. Assim, pode-se concluir que a eficiência de encapsulamento depende estritamente
em cápsulas de tamanho, as suas propriedades e a distribuição por toda a matriz de betão. Assim, a imobilização de
bactérias em hidrogel, gel de sílica, zeólito, argila expandida, carvão activado granular, e metacaulino pode tratar 
as lacunas de encapsulamento [80]. Imobilização das bactérias no hidrogel tem sido explorada e a viabilidade
bactérias dos incorporados em geles de sílica foi observado em condições adversas [68, 83]. Verificou-se inchada
hidrogel pode proporcionar o abastecimento de água adicional para aumentar a eficiência de precipitação de carbonato de cálcio para preencher a fenda 
largura de até 0,5 mm. Noutra investigação, as bactérias foram imobilizadas em gel de sílica e poliuretano [69].
A protecção de bactérias e algas por geles de sílica foi identificado para reter a sua actividade enzimática [87]. Assim, a
obter um mecanismo de bio auto-cura satisfatória para curar as fendas de betão, a investigação dos protectora 
partículas que podem preservar bactérias por períodos mais longos estão em procura. 
A Fig. 3 Três tipos de auto-cura principais: (a) vascular; (B) misturar com outros ingredientes; (C) o encapsulamento [88]A Fig. 3 Três tipos de auto-cura principais: (a) vascular; (B) misturar com outros ingredientes; (C) o encapsulamento [88]
Desempenho de bio-concreto 
Os atributos mais significativos de concreto são a resistência à compressão e durabilidade. A influência de
biomineralização sobre esses atributos precisa ser avaliada. Crack, tamanho dos poros, e sua distribuição tem adversa
impactos sobre as propriedades do concreto e, consequentemente, a vida de estruturas de concreto de serviço. A durabilidade do concreto pode
ser melhorado por redução da absorção, permeabilidade, e difusão como os principais mecanismos para transporte de 
fluidos e gases no betão [8]. A influência de agentes de cura baseados em bio permeabilidade e absorção de água
13 
de concreto tem sido relatada por vários estudos. Como pode ser visto a partir da Tabela 2, a permeabilidade e a absorção de água
estruturas de betão ter sido reduzida pela presença de agentes à base de bio. Wang et al. [69] estudaram o
influência de precipitação de carbonato de cálcio em permeabilidade por incorporação de imobilizada Bacillus sphaericus influência de precipitação de carbonato de cálcio em permeabilidade por incorporação de imobilizada Bacillus sphaericus 
células. Foi descoberto que a permeabilidade da amostra com as bactérias de poliuretano imobilizada diminui por seis células. Foi descoberto que a permeabilidade da amostra com as bactérias de poliuretano imobilizada diminui por seis 
vezes, em comparação com amostras sem bactérias. Além disso, a eficácia do imobilizada Bacillus sphaericus dentro vezes, em comparação com amostras sem bactérias. Além disso, a eficácia do imobilizada Bacillus sphaericus dentro vezes, em comparação com amostras sem bactérias. Além disso, a eficácia do imobilizada Bacillus sphaericus dentro 
terra de diatomáceas sobre a absorção de água foi relatada. Os resultados indicaram que a absorção de água no espécime
com bactérias imobilizadas foi de 50% dessas espécime sem bactérias [15]. Achal et al. [5] referiu que a aplicação
do Bacillus sphaericus fez com que o concreto para ser estanque. O teste de permeação demonstraram que o coeficiente dedo Bacillus sphaericus fez com que o concreto para ser estanque. O teste de permeação demonstraram que o coeficiente dedo Bacillus sphaericus fez com que o concreto para ser estanque. O teste de permeação demonstraram que o coeficiente de
absorção de água em amostras tratadas foram seis vezes menos do que as amostras de controlo ao longo de um período de 168 horas. este
fenómenos observados pode ser relacionada com a presença de carbonato de cálcio recém-formado como um resultado de bacteriana 
metabolismo. Com base na literatura, a abordagem biológica pode aumentar substancialmente a durabilidade do betão
estrutura por meio deselagem fendas e cavidades em forma sustentável. 
Em contraste com a literatura sobre a durabilidade, há resultados contraditórios disponíveis no que diz respeito à influência de 
bio baseada agentes de cura na resistência do concreto. Foi relatado que a aplicação do encapsulado Bacillus sphaericusbio baseada agentes de cura na resistência do concreto. Foi relatado que a aplicação do encapsulado Bacillus sphaericus
em resultados de argamassa na diminuição da resistência à compressão de 15% a 34% [26], enquanto que a utilização de Bacilo em resultados de argamassa na diminuição da resistência à compressão de 15% a 34% [26], enquanto que a utilização de Bacilo 
sphaericus no cubo de argamassa maior resistência à compressão em 7 e 28 dias [4]. Embora agente baseado bio tinha umsphaericus no cubo de argamassa maior resistência à compressão em 7 e 28 dias [4]. Embora agente baseado bio tinha um
influência positiva sobre a resistência à compressão para a concentração de células de 5 x 10 6 células / mm 3, a argamassa experimentado influência positiva sobre a resistência à compressão para a concentração de células de 5 x 10 6 células / mm 3, a argamassa experimentado influência positiva sobre a resistência à compressão para a concentração de células de 5 x 10 6 células / mm 3, a argamassa experimentado influência positiva sobre a resistência à compressão para a concentração de células de 5 x 10 6 células / mm 3, a argamassa experimentado influência positiva sobre a resistência à compressão para a concentração de células de 5 x 10 6 células / mm 3, a argamassa experimentado 
redução na força de compressão mais elevada para a concentração de células (5 × 10 8 células / mm 3). Bang et al. [76] estudaram oredução na força de compressão mais elevada para a concentração de células (5 × 10 8 células / mm 3). Bang et al. [76] estudaram oredução na força de compressão mais elevada para a concentração de células (5 × 10 8 células / mm 3). Bang et al. [76] estudaram oredução na força de compressão mais elevada para a concentração de células (5 × 10 8 células / mm 3). Bang et al. [76] estudaram oredução na força de compressão mais elevada para a concentração de células (5 × 10 8 células / mm 3). Bang et al. [76] estudaram o
efeito de Sporosarcina pasteurii na resistência à compressão do espécime de argamassa durante 7 e 28 dias. Foi descoberto queefeito de Sporosarcina pasteurii na resistência à compressão do espécime de argamassa durante 7 e 28 dias. Foi descoberto queefeito de Sporosarcina pasteurii na resistência à compressão do espécime de argamassa durante 7 e 28 dias. Foi descoberto que
concentração mais elevada de imobilizada Sporosarcina pasteurii em esferas de vidro porosas pode aumentar substancialmente o concentração mais elevada de imobilizada Sporosarcina pasteurii em esferas de vidro porosas pode aumentar substancialmente o concentração mais elevada de imobilizada Sporosarcina pasteurii em esferas de vidro porosas pode aumentar substancialmente o 
resistência à compressão do espécime de argamassa de 24%. Além disso, a resistência à compressão melhorada com o aumento
de concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeitode concentração de células de 6,1 x 10 7 células / cm 3 para 3,1 × 10 9 células / cm 3. Além disso, ersan et al. [80] relataram o efeito
de ureulytic imobilizada e bactérias desnitrificadoras em materiais de protecção sobre a resistência à compressão. seu estudo
indicaram que a aplicação de Bacillus sphaericus em concreto a diminuição da força de compressão em 7 e 28 dias por indicaram que a aplicação de Bacillus sphaericus em concreto a diminuição da força de compressão em 7 e 28 dias por indicaram que a aplicação de Bacillus sphaericus em concreto a diminuição da força de compressão em 7 e 28 dias por 
63% e 60%, respectivamente. Embora a utilização da bactéria desnitrificante ( nitroreducens Diaphorobacter)63% e 60%, respectivamente. Embora a utilização da bactéria desnitrificante ( nitroreducens Diaphorobacter)
causou a redução da resistência à compressão para ambos os 7 e 28 dias, de imobilização Diaphorobacter causou a redução da resistência à compressão para ambos os 7 e 28 dias, de imobilização Diaphorobacter 
nitroreducens em argila expandida e carvão activado granular marginalmente aumentada resistência à compressão. nitroreducens em argila expandida e carvão activado granular marginalmente aumentada resistência à compressão. 
No entanto, a imobilização de Bacillus sphaericus em metacaulino e zeólito teve impacto adverso sobre compressão No entanto, a imobilização de Bacillus sphaericus em metacaulino e zeólito teve impacto adverso sobre compressão No entanto, a imobilização de Bacillus sphaericus em metacaulino e zeólito teve impacto adverso sobre compressão 
força. Estes resultados contraditórios pode ser atribuída a fragilidade do carbonato de cálcio produzido. Dentro
Adicionalmente, a utilização de diferentes meios de cultura e de nutrientes, bem como as condições ambientais podem ter resultado 
essas variações. Além de fissuras superficiais, o processo de biomineralização pode ligar as porosidades e vazios dentro
a matriz de betão. Por conseguinte, a aplicação de microorganismos que são capazes de produzir menores bio-minerais pode
endereçar os resultados contraditórios para resistência à compressão. 
14 
Tabela 2 Efeito do agente microbiano na resistência à compressão, a permeabilidade e a absorção de água 
Microrganismo 
Efeito sobre a resistência à compressão Efeito sobre a durabilidade 
Referências 
Efeito Tempo Permeabilidade 
agua 
absorção 
Bacillus sphaericus 
N 28 dias 
P - [26] 
N 90 dias 
P 3 dias 
- P [5] P 7 dias 
P 21 dias 
- - - P [15] 
P 7 dias 
P - [4] 
P 28 dias 
- - P - [68] 
- - P - [69] 
S. pasteurii 
P 7 dias 
- - [76] 
P 28 dias 
P 28 dias - P [7] 
Bacillus cohnii 
P 7 dias 
- - [59] P 28 dias 
P 56 dias 
Bacillus pseudofirmus 
N 3 dias 
- - [51] N 7 dias 
N 28 dias 
nitroreducens Diaphorobacter
N 7 dias 
- - [80] 
N 28 dias 
N: efeito negativo; P: efeito positivo
Conclusão e perspectivas 
Aplicação da abordagem de auto-cura bio louva-se em relação aos métodos existentes de tratamento devido à ligação eficiente 
capacidade, compatibilidade com composições de betão e sustentabilidade. Ele é capaz de encher profundas rachaduras micro
bem como restringindo o desenvolvimento de crack. Isso pode reduzir o trabalho de inspeção e manutenção custos [51, 69].
Além disso, reduz a emissão de dióxido de carbono, devido ao decréscimo da produção de cimento [16, 17, 89]. Redução
em porosidade da estrutura, tornando-o impermeável de betão, boa compatibilidade entre cálcio precipitado 
carbonato e composições de betão e expansão térmica favorável são as outras vantagens do presente método. 
Bio tratamento de auto-cura fornece mais seguro, maissustentável, mais longa e mais econômica 
materiais de construção. Portanto, a mistura do agente de cura com cimento e outros materiais durante a fundição marcas
Neste método, uma técnica promissora, em comparação com as abordagens convencionais de tratamento. 
Para futura aplicação industrial cedo, vários desafios críticos devem ser abordadas. Apesar da recente
progride na concepção de protocolos para bio com base de concreto auto-cura, os estudos existentes ainda sofrem 
a falta de simulação numérica para reduzir os custos e tempo experimentais [90, 91]. Além disso, a viabilidade da utilização
agente de cura durante a mistura e a actividade de bactérias em concreto endurecido por um longo período de tempo necessita de mais 
investigação. coerência ligação entre o enchimento e a borda fenda é outro critério desejado que deve ser considerado
para evitar a formação de novos rachadura. Além de robustez concreto via abordagem bio cura baseado, concreto bio
custo de produção é outro desafio. Há uma necessidade de mais investigação sobre a redução dos custos associados;
15 
nomeadamente bactérias, nutrientes e de trabalho. Para garantir que as estratégias para aumentar a eficiência de auto-cura bio e reduzir os custos
vai incentivar contratantes usar concretos bio como o material de escolha no futuro cedo. 
Agradecimentos 
Esta investigação foi apoiado financeiramente pela The University of Waikato, Nova Zelândia. 
Conflito de interesses 
Os autores declaram que não têm interesses conflitantes. 
Ética
O artigo é original e não foi formalmente publicado em qualquer outro jornal peer-reviewed e não infringe 
qualquer copyright existente e quaisquer outros direitos de terceiros. 
16 
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