إنتاج وتحليل طوب الأسمنت الحيوي Sporosarcina pasteurii باستخدام قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة لاختبارات الضغط غير المحصورة

يبحث البحث في ترسيب الكالسيت المستحث ميكروبيا باستخدام S.pasteurii لإنتاج طوب الأسمنت الحيوي. يستكشف فعالية القوالب المطبوعة ثلاثية الأبعاد في تحسين إنتاج الأسمنت الحيوي واختبار القوة. تتطلب هذه التجربة حاليا التزاما زمنيا كبيرا حيث تستغرق ما يقرب من خمسة أيام من البداية حتى الانتهاء ، ولا يوجد وقت مثالي لإيقاف التجربة مؤقتا بمجرد بدئها.

يستخدم بروتوكولنا قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد قابلة لإعادة الاستخدام للتدفق من خلال معالجة MICP ، مما يتيح الطوب الأسطواني القياسي لاختبارات الضغط غير المحصورة مع السماح باختبار متوازي مريح لمتغيرات متعددة ومكررات. للبدء ، قم بتصفية تعقيم 150 مل من وسط اليوريا BHI وقم بتعقيم قارورة سعة 250 ملليلتر. تحضير 250 مل من محلول الأسمنت.

أضف 1.6 مل من وسط اليوريا BHI في أنبوب استزراع وتلقيح الوسط بمستعمرة واحدة من لوحة خط اليوم الصفر. قم بتنمية ثقافة البادئ في شاكر بمعدل 150 دورة في الدقيقة عند 30 درجة مئوية بين عشية وضحاها. في اليوم التالي ، افحص ثقافة البداية بحثا عن النمو ، وهو ما تؤكده زيادة التعكر.

الآن ، أضف 40 مل من وسط اليوريا BHI إلى قارورة التعقيم سعة 250 مل. صب ثقافة البادئ سعة 1.6 مل في القارورة واحتضانها في شاكر عند 30 درجة مئوية لمدة سبع ساعات. بعد الحضانة ، أضف 40 مل إضافيا من وسط اليوريا BHI إلى القارورة ، وضع القارورة في شاكر عند 20 درجة مئوية طوال الليل ، أو لمدة 16 ساعة.

الآن ، أضف 40 مل إضافيا من وسط اليوريا BHI إلى قارورة الاستزراع الليلية واستمر في احتضان Sporosarcina pasteurii عند 20 درجة مئوية. ضع حشوات مطاطية في المساحات المناسبة على القوالب. قم بتوصيل نصفي القوالب ، مع التأكد من إغلاق الحشيات وتوصيل جميع المغناطيس.

أضف دائرة من شبكة سلكية دقيقة إلى قاع قالب الطوب الأسطواني لمنع الرمل من السقوط من خلال الفتحة. الآن ، املأ القالب بالرمل أو أي مادة أخرى حتى الخط الداخلي ، ودكها بإحكام. بعد ذلك ، ضع دائرة أخرى من الشبكة السلكية في الجزء العلوي من الرمل لتغطية السطح بالكامل ودكها مرة أخرى.

الآن ، ضع القالب فوق حاوية النفايات لالتقاط التدفق من خلاله. صب 40 مل من المزرعة فوق الرمل واتركها تنقع لمدة 45 دقيقة. ثم صب 80 مل من محلول الأسمنت فوق الرمال.

بعد 30 دقيقة ، اسكب 40 مل من الثقافة فوق الرمال ، وانتظر لمدة 30 دقيقة أخرى. مرة أخرى ، صب 80 مل من محلول الأسمنت فوق الرمل ثم صب 40 مل من الثقافة في الأعلى بعد 30 دقيقة. بعد نصف ساعة من الحضانة ، اسكب 80 مل من محلول الأسمنت فوق الرمل واترك الطوب دون إزعاج لمدة 48 ساعة على الأقل أو حتى يبدو الرمل جافا.

في اليوم الخامس ، قم بتقسيم القالب إلى نصفين وحرر الضغط من المغناطيس لإزالة الطوب من القالب. ثم ضع الطوب على منشفة ورقية لمواصلة التجفيف لمدة ثلاثة أسابيع قبل إجراء اختبار الضغط. لاختبار الضغط ، ضع الطوب على لوحة التحميل السفلية لآلة اختبار الضغط غير المحصورة ولوحة تحميل مسطحة أعلى الطوب.

باستخدام آلة اختبار الضغط ، قم بتطبيق حوالي رطل واحد من الضغط على الطوب ، ثم استخدم القراءة الرقمية لإعادة ضبط قياس الضغط. أخيرا ، قم بتطبيق الحمل المتزايد بشكل مستمر وفقا لمواصفات الماكينة حتى يصل الطوب إلى الفشل الهيكلي. سجل الحد الأقصى لحمل تحمل الوزن لكل لبنة.

احتفظ القالب المطبوع ثلاثي الأبعاد بنجاح بشكل الطوب ، مما أدى إلى إنتاج الطوب الذي بدا صلبا بعد ثلاثة أسابيع من التجفيف مع الحد الأدنى من فقدان المواد عند المناولة. يشير الطوب الذي أظهر انهيارا أو خسارة مادية كبيرة عند لمسه إلى وجود خطأ في إعداد الوسائط أو الثقافة. تم استخدام القوالب لاختبار ركائز الرمل الخشنة والناعمة ، مما ينتج أربعة طوب لكل نوع.

كان متوسط الحمولة القصوى للطوب الرملي الخشن 95.125 رطلا لكل بوصة مربعة ، بينما صمد الطوب الرملي الناعم أمام متوسط حمولة قصوى يبلغ 49.625 رطلا لكل بوصة مربعة. سمحت القدرة على قوالب الطباعة ثلاثية الأبعاد حسب الحاجة بإجراء اختبار متغير متزامن ، مما يقلل من التباين التجريبي.