Microbiologically induced carbonate precipitation as a potential strategy in the restoration of heritage structures

  • Erick Ortega-Villamagua Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Yachay Tech, Ecuador
  • Mariana Arcos Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Yachay Tech, Ecuador
  • Martha Romero Instituto Nacional del Patrimonio Cultural (INPC), Quito, Ecuador
  • Carlos Vasquez Instituto Nacional del Patrimonio Cultural (INPC), Quito, Ecuador http://orcid.org/0000-0002-1637-9540
  • Alex Palma-Cando Grupo de Investigación Aplicada en Materiales y Procesos (GIAMP), Escuela de Ciencias Quimicas e Ingenieria, Universidad Yachay Tech, Ecuador http://orcid.org/0000-0002-9270-9599
DOI: https://doi.org/10.37558/gec.v21i1.1119
Keywords: microbiologically induced carbonate precipitation, restoration, conservation, cultural heritage, calcite

Abstract

n recent years, microbiologically induced carbonate precipitation has become a potential tool for restoring architectural pieces and sculptures around the world showing good results in the short and long term. In this work, isolated and identified Bacillus subtilis local strains were incubated to verify the capacity of these bacterial strains in the production of calcium carbonate on carbonate rock samples. The crystals obtained were analyzed through FT-IR, SEM-EDS, and DRX. Results show the formation of a stable layer of bioprecipitated calcite, the most stable polymorph of calcium carbonate, on the carbonate samples thus demonstrating the possibility of using non-pathogenic strains and economic means to restore, prevent or reduce the future deterioration of cultural heritage.

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Author Biographies

Erick Ortega-Villamagua, Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Yachay Tech, Ecuador

Erick Roberto Ortega obtuvo su título de Químico en la Universidad Yachay Tech en 2021. Realizó investigaciones en el Instituto Nacional de Patrimonio Natural (INPC) del Ecuador sobre la bioprecipitación de carbonatos con el objetivo final de restaurar y mantener esculturas que pertenecen al INPC, y en otro proyecto el cual buscaba establecer en una columna geológica los tipos de polen para determinar especies durante períodos temporales. Actualmente investiga de manera independiente el uso de microorganismos para el tratamiento de enfermedades autoinmunes.

Mariana Arcos, Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Yachay Tech, Ecuador

Mariana Arcos egresada de la carrera de Química en la Universidad Yachay Tech. Fue ayudante de cátedra de Química 1 durante el segundo periodo del 2021 en la Universidad Yachay Tech. Además, es miembro activo del Club de Bienestar Animal Yachay desde 2020. También, fue parte de un grupo de investigación de hemoparásitos en aves para la evaluación de la malaria aviar en un gradiente longitudinal en un bosque seco del Ecuador del 2016 al 2017. Actualmente realiza su tesis de pregrado enfocada a la consolidación de carbonatos de calcio inducidos microbiológicamente sobre muestras de mármol y travertino en conjunto con el Instituto Nacional de Patrimonio Cultural (INPC) de Ecuador.

Martha Romero, Instituto Nacional del Patrimonio Cultural (INPC), Quito, Ecuador

Doctora en Química (Universidad Central del Ecuador) y master en Arqueología del Neotrópico (Escuela Politécnica del Litoral). Especialista en análisis de materiales orientado al estudio y caracterización del patrimonio cultural y artístico ecuatoriano, donde aplica instrumentación analítica de laboratorio y portátil como: Microscopía óptica y electrónica, fluorescencia de rayos-X, difracción de rayos-X y micro difracción de Rayos-X, entre otras. Se ha dedicado al estudio de materiales y sus procesos de deterioro que sufre el patrimonio mueble e inmueble. Es investigadora y coordinadora de la unidad de Laboratorio y Análisis del Instituto Nacional de Patrimonio Cultural del Ecuador desde el 2003. Ha sido directora de proyectos de investigación y contraparte en proyectos internacionales.

Carlos Vasquez, Instituto Nacional del Patrimonio Cultural (INPC), Quito, Ecuador

Químico por parte de la Universidad Central del Ecuador. Master en Diagnóstico y Estado de Conservación de Patrimonio Histórico por la Universidad Pablo de Olavide en Sevilla, España. Es experto en el manejo de técnicas de análisis químico cualitativo, cuantitativo e instrumental con énfasis en la espectroscopia aplicada, uso analítico del sistema de imágenes multiespectral (SIM) y caracterización de materiales de naturaleza orgánica. Es el responsable del área de microbiología y bioanálisis, además del manejo de técnicas de prospección magnetométricas aplicadas a la arqueología.
Fue ayudante de cátedra en el año 2012 de las asignaturas Química Ambiental, Química Agrícola, Organometálica, Cinética y Catálisis. De igual manera, participó de la XVI expedición ecuatoriana a la Antártida como investigador científico por parte de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Central del Ecuador.
Desde el año 2013 hasta la actualidad, se ha desempeñado como asistente de investigación e investigador Químico a tiempo completo en la Dirección de Investigación e Innovación del Instituto Nacional de Patrimonio Cultural del Ecuador (INPC).
Ha participado como expositor en varias conferencias sobre temas científicos relacionados al análisis de obras de arte y bienes culturales en varias instituciones públicas y privadas a nivel nacional e internacional. También es cotutor y asesor de varias tesis de pregrado en distintas universidades a nivel nacional.

Alex Palma-Cando, Grupo de Investigación Aplicada en Materiales y Procesos (GIAMP), Escuela de Ciencias Quimicas e Ingenieria, Universidad Yachay Tech, Ecuador

Alex Palma Cando (ORCID: 0000-0002-9270-9599) obtuvo su título de Químico en la Universidad Central del Ecuador en 2010. Desde 2011 hasta 2013, realizó sus estudios de Maestría en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) los cuales fueron enfocados en la electroquímica de polímeros conductores y en dispositivos orgánicos fotovoltaicos. Después realizó sus estudios doctorales en la Bergische Universität Wupppertal (BUW, Alemania) bajo la supervisión del Prof. Dr. Ullrich Scherf hasta febrero del 2017 cuando obtuvo su título de doctor (Dr. rer. nat.) con los más altos honores (summa cum laude). Desde abril 2017 se desempeña como profesor tiempo completo en la Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería de la Universidad Yachay Tech impartiendo una variedad de cursos relacionados a la Ciencia de los Materiales, Cinética Química y Química General. Él ha dirigido y participado en diversos proyectos de investigación, y ha tutelado una serie de tesis de pregrado. Es miembro de la Sociedad Internacional de Electroquímica (ISE) y es miembro fundador del Grupo de Investigaciones Aplicadas en Materiales y Procesos (GIAMP). Colabora con instituciones nacionales e internacionales en el desarrollo de diversos proyectos interdisciplinarios como son (i) la carbonatogenesis aplicada a la consolidación de estructuras patrimoniales, (ii) el desarrollo de estructuras poliméricas microporosas con aplicación en dispositivos electrónicos orgánicos y sensores, y (iii) en el desarrollo de inhibidores de corrosión ecoamigables en aleaciones metálicas. Es autor de 23 publicaciones científicas en revistas indexadas y capítulos de libros.

 

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Published
2022-06-16
How to Cite
Ortega-Villamagua, E., Arcos, M., Romero, M., Vasquez, C., & Palma-Cando, A. (2022). Microbiologically induced carbonate precipitation as a potential strategy in the restoration of heritage structures. Ge-Conservacion, 21(1), 224-234. https://doi.org/10.37558/gec.v21i1.1119
Issue
Vol. 21 No. 1 (2022): Ge-conservación Nº21
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