Regular Article

Evaluation of the ability of alkalophilic bacteria to form a biofilm on the surface of Portland cement-based mortars

Évaluation de la capacité de bactéries alcalophiles à former un biofilm à la surface de mortiers à base de ciment Portland

¹ MAST-CPDM, Univ Gustave Eiffel, IFSTTAR, 77447 Marne-la-Vallée, France
² LGE, Université Paris-Est Marne-la-Vallée, 5 boulevard Descartes, 77454 Marne-la-Vallée cedex 02, France
³ MAST-MIT, Univ Gustave Eiffel, IFSTTAR, 44344 Bouguenais, France

^* e-mail: heriberto.martinez@ifsttar.fr

Received: 18 December 2019
Accepted: 2 October 2020

Abstract

This paper investigates bacteria colonisation through biofilm formation, based on the premise that biofilm helps bacteria to have a better development. The aim is to homogenize bacterial growth on recycled concrete aggregates (RCA) to obtain a homogeneous precipitation of calcium carbonate (CaCO₃). In previous studies, Bacillus halodurans C-125 was selected to perform biocarbonation on RCA to generate a coat of CaCO₃ and diminish water absorption. Contrary to expectations, its poor development led to an heterogeneous CaCO₃ precipitation, resulting in an inefficient treatment. Within the framework of this criterion the genetic information of B. halodurans C-125 was compared with a homologous specie “Bacillus subtilis str. 168” to know if it possessed the genes to encode Tas A and Tap A proteins. These proteins consolidate a robust biofilm in Bacillus subtilis str. 168, which promotes bacterial development and adhesion to a surface. Remarkably, B. halodurans C-125 lacks the genes to produce Tas A and Tap A. B. halodurans C-125 was also compared with a group of bacteria isolated from RCA to produce biofilm on MSgg media. Curiously, B. halodurans C-125 did not form a robust biofilm while the bacteria isolated from RCA did. Because of the capacity of the isolated bacteria to form biofilm, they were inoculated on a mortar disk with nutrient and MSgg broth. The results showed traces of bacterial development and precipitation of CaCO₃ in form of calcite.

Résumé

Cet article étudie la colonisation des bactéries par la formation d’un biofilm, en partant du principe que le biofilm aide les bactéries à se développer plus facilement. L’objectif est d’homogénéiser la croissance bactérienne sur des granulats de béton recyclé (GBR) pour obtenir une précipitation homogène des carbonates de calcium (CaCO₃). Dans des études précédentes, Bacillus halodurans C-125 a été sélectionné pour effectuer une biocarbonatation sur des GBR afin de générer une couche de CaCO₃ et diminuer l’absorption d’eau. Contrairement aux attentes, son faible développement a conduit à une précipitation hétérogène du CaCO₃, ce qui a entraîné un traitement inefficace. Dans le cadre de ce critère, l’information génétique de B. halodurans C-125 a été comparée avec une espèce homologue « Bacillus subtilis str. 168 » pour savoir si elle possédait les gènes pour coder les protéines Tas A et Tap A. Ces protéines consolident un biofilm robuste dans le Bacillus subtilis str. 168, qui favorise le développement bactérien et l’adhésion à une surface. Remarquablement, B. halodurans C-125 ne possède pas les gènes pour produire les protéines Tas A et Tap A. B. halodurans C-125 a également été comparé à un groupe de bactéries isolées des GBR pour produire un biofilm sur un milieux solide MSgg. Curieusement, B. halodurans C-125 n’a pas formé un biofilm robuste alors que la bactérie isolée de l’ACR l’a fait. En raison de la capacité des bactéries isolées à former un biofilm, elles ont été inoculées sur un disque de mortier avec du bouillon nutritif et du bouillon MSgg. Les résultats ont montré des traces de développement bactérien et de précipitation de CaCO₃ sous forme de calcite.