Name: Amélioration du sol sablonneux par les précipitations de calcite induites par la microbienne (MICP) par immersion (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-12T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: Découvrez la méthode d'immersion pour la précipitation de calcite induite par les micro-organismes (MICP) afin d'améliorer les propriétés mécaniques des sols sablonneux. Cette technique assure une précipitation uniforme du carbonate de calcium.

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REMARQUE : Tous les documents pertinents utilisés dans les procédures suivantes ne sont pas dangereux. Des équipements de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, blouse de laboratoire, pantalons pleine longueur, chaussures à bout fermé) sont toujours nécessaires.
1. Préparation de la solution de bactéries
<ol><li>Préparation du milieu de croissance (NH4-YE medium) REMARQUE : Les composants des supports de croissance par litre d'eau déionisée sont : 20 g d'extrait de levure ; 10 g de (NH4)2SO4; et 0,13 M Tris buffer (pH 9.0).<ol>
<li>Ingrédients Autoclave séparément.</li>
		<li>Dissoudre 20 g d'extrait de levure, et 10 g de (NH4)2SO4 en 1 L d'eau déionisée contenant 0,13 M de tampon Tris.</li>
		<li>Mélanger les composants à l'aide d'un agitateur magnétique après la stérilisation.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Procédure de propagation de Sporosarcina pasteurii REMARQUE : Utilisez des tubes centrifugeuses de 50 ml dans cette expérience.<ol>
<li>Décongeler les bactéries congelées dans un flacon.</li>
		<li>Ouvrez la fiole.</li>
		<li>Transférer 0,1 ml de suspension bactérienne dans un tube de centrifugeuse avec 10 ml de milieu de croissance frais. Bien mélanger à la main (taux d'inoculation est de 1:100). Répétez 5 suspensions bactériennes de plus avec un milieu de croissance. Préparer un tube de commande seulement avec 10 de milieu de croissance frais à l'intérieur. REMARQUE : Le cryoprotecteur utilisé dans la procédure de gel/séchage peut inhiber la croissance du tube primaire. Les couvercles des tubes ont été serrés lâchement afin de maintenir l'état aérobie.</li>
		<li>Incuber tous les tubes dans un shaker à 200 tr/min à 30 oC pendant 48 à 72 heures. Arrêter l'incubation si le milieu de croissance devient turbide après 48 h. Sinon, étendre l'incubation jusqu'à 72 h.</li>
		<li>Centrifuger les tubes avec des bactéries et le milieu de croissance à 4000 x g pendant 20 min.</li>
		<li>Retirer le supernatant, remplacer par 25 ml de milieu de croissance frais et bien mélanger à l'aide d'une machine à vortex.</li>
		<li>Répétez les étapes 1.2.3-1.2.6 deux fois pour stimuler pleinement l'activité des bactéries.</li>
		<li>Utilisez la suspension des tubes à l'étape 1.2.7 pour inoculer plus de tubes avec 25 ml de milieu de croissance pour améliorer la culture des bactéries (le taux d'inoculation est de 1:100).</li>
		<li>Incuber tous les tubes dans un shaker à 200 tr/min à 30 oC pendant 48 heures.</li>
		<li>Centrifuger les tubes avec des bactéries et le milieu de croissance à 4000 x g pendant 20 min.</li>
		<li>Retirer le supernatant, remplacer par un milieu de croissance frais et bien mélanger à l'aide d'une machine à vortex.</li>
		<li>Ajuster la concentration des bactéries à l'aide d'un milieu de croissance frais avant les expériences MICP. Calculer la concentration des bactéries par densité optique de la suspension à 600 nm, qui a été mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre. L'OD600 dans cette expérience était de 0,6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Préparation des supports de cimentation
REMARQUE : Les supports de cimentation sont utilisés pour fournir des produits chimiques pour induire les précipitations de calcite pendant le traitement du MICP. Le rapport de molaire de l'urée-Ca2 est de 1:1. Les composants chimiques des supports de cimentation sont indiqués dans le tableau 1. La procédure suivante est pour 20 L de supports de cimentation avec 0,5 M Ca.
<ol><li>Préparer 20 L d'eau dans une boîte en plastique.</li>
	<li>Dissoudre 200 g de NH4Cl, 60 g de bouillon nutritif, 42,4 g de NaHCO3, 600 g d'urée, et 1470 g de CaCl2 à2H2O dans les 20 L d'eau distillée. Bien mélanger à l'aide d'une tige remuante.</li>
</ol>3. Préparation des moules
<ol><li>Préparation du moule flexible de contact complet (FCFM) REMARQUE : Le moule flexible de contact complet est fait de géotextile. Le géotextile a une résistance de 1 689 N, une force de déchirure trapézoïdale de 667 N, une taille d'ouverture apparente de 0,15 mm, un débit d'eau de 34 mm/s, une épaisseur de 1,51 mm et une masse unitaire de 200 g/m2. La taille de la moisissure peut être modifiée pour préparer différentes tailles d'échantillon (par exemple, échantillon d'essai de compression non confiné ou échantillon d'essai de cisaillement direct).<ol>
<li>Comme le FCFM se compose d'une partie annulaire, un fond, et une couverture, couper le géotextile en parties constitutives de FCFM.</li>
		<li>Coudre les trois parties de FCFM ensemble comme indiqué dans la figure 1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de moule de contact complet rigide (RFCM) pour les bio-briques REMARQUE : Le moule rigide de contact complet se compose d'une couche flexible et d'un support rigide. La couche flexible est faite du même géotextile que le FCFM. Le support rigide est fait d'une feuille perforée en polypropylène avec des trous décalés de 6,35 mm de diamètre répartis sur la feuille perforée en polypropylène et la distance de dégagement entre les trous adjacents est de 9,53 mm. Un moule se compose de trois chambres et la taille de chaque chambre est de 177,8 mm de longueur, 76,2 mm de largeur et 38,1 mm de hauteur. La taille de RFCM peut être modifiée pour préparer la taille différente de l'échantillon. Les trous dans le support rigide permettent le flux de support de cimentation à travers la couche flexible librement.<ol>
<li>Préparer la feuille perforée en polypropylène pour les pièces constitutives du support rigide.</li>
		<li>Assembler les morceaux de support rigide à l'aide de vis et de noix en plastique.</li>
		<li>Préparer les parties constitutives de la couche flexible géotextile. La couche flexible se compose d'un fond et d'un couvercle.</li>
		<li>Enfermer le bas de la couche flexible dans le support rigide.</li>
		<li>Une fois que le sable est ajouté dans le moule, placez le couvercle de la couche flexible et fixez en cousant sur le dessus de l'échantillon de sable comme indiqué dans la figure 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation du moule de brique creux REMARQUE : Le moule en brique creux comprend un support rigide, une couche flexible et des tubes en carton. La taille du tube en carton est de 60 mm x 140 mm x 60 mm. Trois chambres sont incluses dans un moule et la taille de chaque chambre de moule est 177.8 mm de longueur, 76.2 millimètres de largeur et 38.1 millimètres de hauteur dans cette procédure.<ol>
<li>Préparer la feuille perforée en polypropylène pour les pièces constitutives du support rigide.</li>
		<li>Percer des trous sur le fond de la pièce rigide de support. La taille des trous est de 61 mm de diamètre. L'emplacement des trous dans chaque chambre est indiqué dans la figure 3a.</li>
		<li>Assembler les morceaux du support rigide à l'aide de vis et de noix en plastique.</li>
		<li>Assembler les tubes en carton dans les trous percés sur le fond du support rigide.</li>
		<li>Préparer les parties constitutives de la couche flexible géotextile. La couche flexible se compose d'un fond et d'un couvercle. Des trous sont également nécessaires sur la couche flexible au même endroit que les tubes en carton.</li>
		<li>Une fois que le sable est ajouté dans le moule, placez le couvercle de la couche flexible et fixez en cousant sur le dessus de l'échantillon de sable comme indiqué dans la figure 3b.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Préparation du réacteur par lots
REMARQUE : Le réacteur présenté à la figure 4 se compose d'une boîte en plastique, d'un support de cimentation, d'une étagère supportée par un échantillon et de pompes à air. Les échantillons de sol peuvent s'immerger complètement dans le support de cimentation tandis que le support de cimentation peut librement se diffuser dans les échantillons de sol par cette méthode. La pompe à air du réacteur fournit de l'oxygène aux bactéries. Pour déterminer les effets de l'approvisionnement en oxygène différent sur le traitement MICP catalysé par Sporosarcina pasteurii, Li et al. 201718 ont effectué des tests de contraste dans trois conditions différentes : une condition aérée, une condition d'air restreint, et un conditions de l'air libre. Ils ont constaté qu'une condition bien oxygénée est essentielle pour améliorer les processus MICP catalysés par des bactéries aérobies.
<ol><li>Connectez la pompe à air avec l'approvisionnement en air à l'aide d'un tuyau en plastique.</li>
	<li>Placez la pompe à air dans la boîte en plastique.</li>
	<li>Verser le support de cimentation dans la boîte en plastique.</li>
</ol>5. Préparation d'échantillons de sol
<ol><li>Préparation de l'échantillon de sol traité par le MICP REMARQUE : Le sable d'Ottawa (99,7 % de quartz) est utilisé dans les expériences. Le sable est uniforme avec une taille médiane de particules de 0,46 mm et aucune amende n'est incluse. Il est classé comme sable mal classé selon le système unifié classé des sols (USCS).<ol>
<li>Ajouter du sable sec dans les moules par la méthode de pluviation de l'air (FCFM, RFCM, moule en briques creuses) pour atteindre une condition médiane dense(Dr dans la gamme d'environ 42-55%, et la densité sèche du sable dans la gamme de 1,58 -1,64 g/cm3). REMARQUE : Le poids du sable varie selon les différents types de moisissures : 145 à 5 g de sable pour l'échantillon d'essai ucS, soit 38,6 mm de diamètre et 76,2 mm de hauteur.</li>
		<li>Placez le couvercle sur le dessus des échantillons et fixez-le en les coudant.</li>
		<li>Versez la solution de bactéries avec une valeur de densité optique fixe à travers la couverture géotextile perméable dans les échantillons et assurez-vous qu'ils sont saturés. REMARQUE : La quantité de solution bactérienne variait selon les différents échantillons : 50 ml de solution bactérienne pour un échantillon d'essai UCS, soit 38,6 mm de diamètre et 76,2 mm de hauteur.</li>
		<li>Placez les échantillons sur l'étagère supportée par l'échantillon, comme le montre la figure 5a.</li>
		<li>Immerger toute l'étagère dans le réacteur de lot rempli de supports de cimentation.</li>
		<li>Allumez l'alimentation en air et ajustez la sortie d'air pour maintenir la saturation de l'air à 100 %. Attendez 7 jours de réaction MICP.</li>
		<li>Sortir les échantillons du réacteur comme le montre la figure 5b.</li>
		<li>Retirez les échantillons en coupant le moule flexible de contact complet ou en déminant le support rigide, puis en coupant la couche flexible.</li>
		<li>Laver les échantillons avec de l'eau pour enlever la solution résiduelle dans l'espace des pores.</li>
		<li>Placer les échantillons dans le four à 105 oC pendant 48 h jusqu'à ce que leur poids reste constant. Les échantillons peuvent être testés ou traités en plus après le séchage au four.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de l'échantillon de sol renforcé par la fibre REMARQUE : La fibre synthétique (voir tableau des matériaux)et la fibre naturelle de palmier comme indiqué dans la figure 6 sont utilisées dans ces procédures.<ol>
<li>Pour la fibre synthétique, mélanger la teneur proposée en fibres et 900 g de sable sec par petites incréments à la main pour obtenir un mélange uniforme. La teneur en fibres de cette expérience est fixée à 0,3% par le poids du sable sec.</li>
		<li>Pour la fibre de palmier naturelle, répartir 760 g de sable en quatre parties égales. Ajouter ces quatre parties de sable et trois couches de fibres dans RFCM à intervalles réguliers.</li>
		<li>Répétez la même procédure que les étapes 5.1.2—5.1.10 pour obtenir l'échantillon traité par le MICP.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Préparation de briques traitées au ciment avec traitement bio-surface REMARQUE : Le ciment Portland (TYPE I/II) avec une gravité spécifique de 3,15 est utilisé comme agent de ciment pour les échantillons traités au ciment dans cette expérience. Le gain de force précoce de ce ciment a permis les différents temps de durcissement variaient de 7 à 21 jours. La proportion de ciment ajouté dans cette procédure est de 10% par poids de sable sec.<ol>
<li>Mélanger 900 g de sable, 90 g de ciment et 200 ml d'eau pour obtenir un mélange uniforme.</li>
		<li>Ajouter le mélange au moule rigide. La taille du moule rigide est de 177,8 mm de longueur, 76,2 mm de largeur et 38,1 mm de hauteur.</li>
		<li>Cure pendant 7 jours à une humidité constante de 100% et une température constante de 25 oC.</li>
		<li>Placer les échantillons dans le four à 105 oC pendant 48 heures jusqu'à ce que leur poids reste constant.</li>
		<li>Répétez la même procédure que les étapes 5.1.3—5.1.8.</li>
		<li>Placer les échantillons dans le four à 105 oC pendant 48 heures jusqu'à ce que leur poids reste constant. Les échantillons peuvent être testés ou traités en plus après le séchage au four.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Cheng, L., Shahin, M. A., Mujah, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+key+environmental+conditions+on+microbially+induced+cementation+for+soil+stabilization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of key environmental conditions on microbially induced cementation for soil stabilization.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 143 (1), 04016083-04016091 (2016).</li>
<li>Whiffin, V. S., van Paassen, L. A., Harkes, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+carbonate+precipitation+as+a+soil+improvement+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Geomicrobiology+Journal%22%5BJournal%5D)">Microbial carbonate precipitation as a soil improvement technique.</a> Geomicrobiology Journal. 24 (5), 417-423 (2007).</li>
<li>van Paassen, L. A., Ghose, R., van der Linden, T. J., van der Star, W. R., van Loosdrecht, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+biomediated+ground+improvement+by+ureolysis%3A+large-scale+biogrout+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+And+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Quantifying biomediated ground improvement by ureolysis: large-scale biogrout experiment.</a> Journal of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering. 136 (12), 1721-1728 (2010).</li>
<li>Montoya, B. M., DeJong, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress-strain+behavior+of+sands+cemented+by+microbially+induced+calcite+precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Stress-strain behavior of sands cemented by microbially induced calcite precipitation.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 141 (6), 04015019(2015).</li>
<li>DeJong, J. T., Fritzges, M. B., Nüsslein, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbially+induced+cementation+to+control+sand+response+to+undrained+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Microbially induced cementation to control sand response to undrained shear.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 132 (11), 1381-1392 (2006).</li>
<li>Zhao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+improvement+of+engineering+properties+of+MICP-treated+soil+catalyzed+by+bacteria+and+urease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+in+Civil+Engineering%22%5BJournal%5D)">Factors affecting improvement of engineering properties of MICP-treated soil catalyzed by bacteria and urease.</a> Journal of Materials in Civil Engineering. 26 (12), 04014094(2014).</li>
<li>Castanier, S., Le Métayer-Levrel, G., Perthuisot, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ca-carbonates+precipitation+and+limestone+genesis%E2%80%94the+microbiogeologist+point+of+view%5BTitle%5D)+AND+%22Sedimentary+Geology%22%5BJournal%5D)">Ca-carbonates precipitation and limestone genesis—the microbiogeologist point of view.</a> Sedimentary Geology. 126 (1-4), 9-23 (1999).</li>
<li>Burne, R. A., Chen, Y. Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+ureases+in+infectious+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Microbes+and+Infection%22%5BJournal%5D)">Bacterial ureases in infectious diseases.</a> Microbes and Infection. 2 (5), 533-542 (2000).</li>
<li>Bernardi, D., DeJong, J. T., Montoya, B. M., Martinez, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-bricks%3A+biologically+cemented+sandstone+bricks%5BTitle%5D)+AND+%22Construction+and+Building+Materials%22%5BJournal%5D)">Bio-bricks: biologically cemented sandstone bricks.</a> Construction and Building Materials. 55, 462-469 (2014).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+fiber+addition+on+mechanical+properties+of+MICP-treated+sand%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+in+Civil+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of fiber addition on mechanical properties of MICP-treated sand.</a> Journal of Materials in Civil Engineering. 28 (4), 04015166(2015).</li>
<li>Achal, V., Kawasaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biogrout%3A+a+novel+binding+material+for+soil+improvement+and+concrete+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Biogrout: a novel binding material for soil improvement and concrete repair.</a> Frontiers in Microbiology. 7, 314(2016).</li>
<li>Al Qabany, A., Soga, K., Santamarina, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+efficiency+of+microbially+induced+calcite+precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Factors affecting efficiency of microbially induced calcite precipitation.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 138 (8), 992-1001 (2011).</li>
<li>Lin, H., Suleiman, M. T., Brown, D. G., Kavazanjian, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+behavior+of+sands+treated+by+microbially+induced+carbonate+precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanical behavior of sands treated by microbially induced carbonate precipitation.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 142 (2), 04015066(2015).</li>
<li>Lauchnor, E. G., Topp, D. M., Parker, A. E., Gerlach, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+cell+kinetics+of+ureolysis+by+sporosarcina+pasteurii%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Whole cell kinetics of ureolysis by sporosarcina pasteurii.</a> Journal of Applied Microbiology. 118 (6), 1321-1332 (2015).</li>
<li>Nafisi, A., Montoya, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+framework+for+identifying+cementation+level+of+MICP-treated+sands%5BTitle%5D)+AND+%22IFCEE%22%5BJournal%5D)">A new framework for identifying cementation level of MICP-treated sands.</a> IFCEE. , conference paper (2018).</li>
<li>Zhao, Q., Li, L., Li, C., Zhang, H., Amini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+full+contact+flexible+mold+for+preparing+samples+based+on+microbial-induced+calcite+precipitation+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Geotechnical+Testing+Journal%22%5BJournal%5D)">A full contact flexible mold for preparing samples based on microbial-induced calcite precipitation technology.</a> Geotechnical Testing Journal. 37 (5), 917-921 (2014).</li>
<li>Bu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Rigid+Full-Contact+Mold+for+Preparing+Biobeams+through+Microbial-Induced+Calcite+Precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Geotechnical+Testing+Journal%22%5BJournal%5D)">Development of a Rigid Full-Contact Mold for Preparing Biobeams through Microbial-Induced Calcite Precipitation.</a> Geotechnical Testing Journal. 42 (3), 656-669 (2018).</li>
<li>Li, M., Wen, K., Li, Y., Zhu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+oxygen+availability+on+microbially+induced+calcite+precipitation+%28MICP%29+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Geomicrobiology+Journal%22%5BJournal%5D)">Impact of oxygen availability on microbially induced calcite precipitation (MICP) treatment.</a> Geomicrobiology Journal. 35 (1), 15-22 (2018).</li>
<li>Martinez, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+optimization+of+microbial-induced+carbonate+precipitation+for+soil+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Experimental optimization of microbial-induced carbonate precipitation for soil improvement.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 139 (4), 587-598 (2013).</li>
</ol>

Nous n'avons rien à divulguer.

La technique MICP par immersion a été présentée dans cet article. Des échantillons de sol ont été immergés dans le réacteur de lot pour être entièrement pénétrés par les supports de cimentation dans le processus MICP. Dans cette méthode, un moule flexible de contact complet, un moule rigide de contact complet, et un moule de brique noyauté ont été appliqués pour préparer des échantillons MICP-traités.
Différents moules peuvent être conçus pour différentes exigences de géométrie. La structure f...

En tant que technologie biologique d'amélioration du sol, les précipitations de calcite induites par les microbiens (MICP) sont capables d'améliorer les propriétés techniques du sol. Il a été utilisé pour améliorer la force, la rigidité et la perméabilité du sol. La technique MICP a gagné beaucoup d'attention pour l'amélioration du sol dans le monde entier1,2,3,4. Les précipitations de carbonate se produisent naturellement et peuvent être induites par des organismes non pathogènes qui sont indigènes à l'environnement du sol5. La réaction biogéochimique MICP est entraînée par l'existence de bactéries uréolytiques, l'urée et une solution riche en calcium5,6. Sporosarcina pasteurii est une enzyme urease très active qui catalyse le réseau de réaction vers la précipitation de la calcite7,8. Le processus d'hydrolyse de l'urée produit de l'ammonium dissous (NH4)et du carbonate inorganique (CO32-). Les ions carbonateux réagissent avec les ions de calcium pour précipiter les cristaux de carbonate de calcium. Les réactions d'hydrolyse d'urée sont montrées ici :
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ01.jpg">
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ02.jpg">
Le CaCO3 précipité peut lier les particules de sable ensemble pour améliorer les propriétés d'ingénierie du sol traité par le MICP. La technique MICP a été appliquée dans diverses applications, telles que l'amélioration de la résistance et la rigidité du sol, la réparation du béton, et l'assainissement de l'environnement9,10,11,12, 13 (en) , 14 (en) , 15.
Zhao et coll.16 ont mis au point une méthode d'immersion pour préparer des échantillons traités par le MICP. Un moule flexible de contact complet fait de géotextile a été employé dans cette méthode. Le CaCO3 précipité a distribué uniformément dans leurs échantillons traités par le MICP. Bu et coll.17 ont mis au point un moule rigide à contact complet pour préparer des échantillons de faisceautraités par MICP par une méthode d'immersion. L'échantillon traité par LE MICP préparé par cette méthode à l'aide d'un moule rigide de contact complet peut former la forme de faisceau appropriée. L'échantillon traité par le MICP a été divisé en quatre et le contenu de CaCO3 a été mesuré. La teneur en CaCO3 variait de 8,4 à 1,5 % à 9,4 % et 1,2 % en poids, ce qui indique que le CaCO3 a été distribué uniformément dans les échantillons traités par le MICP selon la méthode d'immersion. Ces échantillons traités par le MICP ont également obtenu de meilleures propriétés mécaniques. Ces biospécimens traités par le MICP ont atteint une résistance de flexion de 950 kPa, qui était semblable à celle des échantillons traités au ciment de 20 à 25 % (600- 1300 kPa). Li et coll.10 ont ajouté des fibres discrètes distribuées au hasard dans le sol sablonneux et ont traité le sol par la méthode d'immersion du MICP. Ils ont constaté que la force de cisaillement, la ductilité, et la contrainte de défaillance du sol MICP-traité ont été augmentées évidemment par l'ajout de fibre appropriée.
La méthode d'immersion pour MICP a été continuellement améliorée10,16,17. Cette méthode peut être utilisée pour préparer des échantillons de sol traités par le MICP et des matériaux de construction préfabriqués traités par le MICP, comme des briques et des poutres. Différentes dimensions géométriques du moule de préparation d'échantillon ont été développées. Des fibres ont été ajoutées dans les échantillons traités par le MICP pour améliorer leurs propriétés. Ce protocole détaillé était destiné à documenter les méthodes d'immersion pour le traitement MICP.

<table><tbody><tr><td>Chlorure d’ammonium, >99 %</td><td>Bio-world</td><td>40100196-3 (705033)</td><td></td></tr><tr><td>Sulfate d’ammonium</td><td>Bio-world</td><td>30635330-3</td><td></td></tr><tr><td>Chlorure de calcium dihydraté, >99 %</td><td>Bio-world</td><td>40300016-3 (705111)</td><td></td></tr><tr><td>Bouillon nutritif</td><td>Bio-world</td><td>30620056-3</td><td></td></tr><tr><td>Bicarbonate de sodium, >99 %</td><td>Bio-world</td><td>41900068-3 (705727)</td><td></td></tr><tr><td>Sporosarcina pasteurii</td><td>American Type Culture Collection</td><td>ATCC 11859</td><td></td></tr><tr><td>Fibre synthétique</td><td>FIBERMESH</td><td>Fibermesh 150e3</td><td></td></tr><tr><td>Tris-Base, Qualité Biotechnologie, >99.7 %</td><td>Bio-world</td><td>42020309-2 (730205)</td><td></td></tr><tr><td>Urée, Qualité USP, >99 %</td><td>Bio-world</td><td>42100008-2 (705986)</td><td></td></tr><tr><td>Extrait de levure</td><td>Bio-monde</td><td>30620096-3 (760095)</td><td></td></tr></tbody></table>

amélioration du sol sablonneux par les précipitations de calcite induites par la microbienne (micp) par immersion

Sandy Soil Improvement through Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) by Immersion

Le but de cet article est de développer une méthode d'immersion pour améliorer les précipitations de calcite induites par la microbienne (MICP) échantillons traités. Un réacteur par lots a été assemblé pour immerger des échantillons de sol dans des supports de cimentation. Le support de cimentation peut librement se diffuser dans les échantillons de sol dans le réacteur de lot au lieu du support de cimentation étant injecté. Un moule flexible de contact complet, un moule rigide de contact complet, et un moule de brique noyaulé ont été employés pour préparer différents supports d'échantillon de sol. Des fibres synthétiques et des fibres naturelles ont été sélectionnées pour renforcer les échantillons de sol traités par le MICP. Le CaCO3 précipité dans différentes zones des échantillons traités par le MICP a été mesuré. Les résultats de distribution de CaCO3 ont démontré que le CaCO3 précipité était distribué uniformément dans l'échantillon de sol par la méthode d'immersion.

La figure 7 montre la répartition du CaCO3 précipité dans l'échantillon traité par le MICP. L'échantillon traité par le MICP a été divisé en trois zones différentes. La teneur en CaCO3 dans chaque zone a été testée par la méthode de lavage à l'acide. Pour dissoudre les carbonates précipités, les échantillons secs traités par le MICP ont été lavés dans une solution HCl (0,1 M), puis rincés, égouttés et séchés au four pendant 48 heures. La valeur de différence entre les m...

Ici, la technologie des précipitations de calcite induites par la microbienne (MICP) est présentée pour améliorer les propriétés du sol par immersion.

Amélioration du sol sablonneux par les précipitations de calcite induites par la microbienne (MICP) par immersion

The goal of this article is to develop an immersion method to improve the microbially induced calcite precipitation (MICP) treated samples. A batch ...

La méthode d’immersion démontrée dans ce protocole aide le chercheur à enlever l’échantillon ininterrompu de sol traité par le MICP pour des essais mécaniques par différents moules. Cette technique aide l’échantillon de sol traité par le MICP à obtenir un carbonate de calcium précipité plus uniforme. Ces échantillons de sol traités par le MICP obtiennent également de meilleures propriétés mécaniques grâce à cette méthode.L’aspect le plus important de cette technique est de s’assurer que l’activité des bactéries est assez bonne pour le processus MICP pour éviter de prendre du temps et de gaspiller des matériaux. La conception de moules appropriés pour différentes applications est considérée comme un autre aspect important pour les chercheurs qui ont l’intention de choisir cette technique pour la première fois. Pour commencer, transférer 0,1 millilitre de suspension bactérienne dans un tube de centrifugeuse rempli de 10 millilitres de milieu de croissance frais.Bien mélanger en inversant, puis, desserrer le couvercle du tube afin de maintenir des conditions aérobies. Préparez six tubes de suspensions bactériennes avec un milieu de croissance et un tube de commande avec 10 millilitres de milieu de croissance frais seul. Incuber tous les tubes dans un shaker à 200 RPM et 30 degrés Celsius pendant 48 à 72 heures.Si le milieu de croissance devient trouble après 48 heures, arrêter l’incubation. Centrifuger les tubes avec des bactéries et du milieu de croissance à 4000 fois g pendant 20 minutes. Retirer le supernatant, le remplacer par 25 millilitres de milieu de croissance frais et bien mélanger à l’aide d’une machine vortex.Ensuite, pour améliorer la culture des bactéries, transférer 0,25 millilitres de la suspension des tubes dans de nouveaux tubes avec 25 millilitres de milieu de croissance à inoculer. Incuber tous les tubes dans un shaker à 200 RPM et 30 degrés Celsius pendant 48 heures. Centrifuger les tubes avec des bactéries et du milieu de croissance à 4000 fois g pendant 20 minutes.Retirer le surnatant, remplacer par un milieu de croissance frais et bien mélanger à l’aide d’une machine vortex. Mesurer la densité optique de la suspension à 600 nanomètres sur un spectrophotomètre. Ajuster la concentration des bactéries à l’aide d’un milieu de croissance frais à un OD600 de 0,6.Ajouter environ 140 grammes de sable sec d’Ottawa avec 99,7 % de cordons dans les moules selon la méthode de pluviation de l’air pour atteindre un état médian dense avec une densité relative de l’âge de 42 à 55 % et une densité sèche de sable de l’âge de 1,58 à 1,64 gramme par centimètre cube. Placez un couvercle sur les échantillons et fixez-le en le cousant. Verser la solution bactérienne à travers la couverture géotextile perméable dans les échantillons.Lorsque la solution bactérienne qui coule est observée sur le fond des échantillons de sol, ils sont considérés comme saturés. Ensuite, placez les échantillons sur l’étagère. Immerger toute l’étagère dans un réacteur par lots rempli de supports de ciment.Allumez l’alimentation en air et ajustez la puissance de l’air pour maintenir la saturation en air à 100 %. Attendez sept jours de réaction du MICP. Sortez les échantillons du réacteur.Utilisez un couteau pour couper le moule flexible à contact complet. Ensuite, lavez les échantillons avec de l’eau pour enlever la solution résiduelle dans les espaces poreux. Placer les échantillons dans un four de 105 degrés Celsius pendant 48 heures jusqu’à ce que leur poids reste constant.Pour la fibre synthétique, mélanger 2,7 grammes de fibres et 900 grammes de sable sec par petites incréments à la main pour obtenir un mélange uniforme avec une teneur en fibres de 0,3%. Pour la fibre naturelle de palmier, préparer quatre parties de sable avec 190 grammes chacun. Préparer trois couches de fibres avec environ 1,8 grammes chacune.Ajouter les quatre parties de sable et les trois couches de fibres dans un moule rigide à contact complet à intervalles réguliers. Ensuite, répétez le traitement MICP comme précédemment. Dans ce protocole, le carbonate de calcium précipité a été observé dans tout l’échantillon MICP-traité.L’échantillon traité par le MICP a été divisé en trois domaines différents. La teneur en carbonate de calcium de l’échantillon traité par le MICP selon la méthode d’immersion 9,0 à 9,5 %, ce qui indique que le carbonate de calcium précipité a été réparti uniformément dans l’échantillon du sol. Les courbes de contrainte de la bio-brique renforcées avec trois couches de fibre de palmier et de bio-brique non forcée ont montré que la force flexure de la bio-brique non forcée était de 1 150 kilopascales, tandis que celle de la bio-brique renforcée était de 980 kilopascales.La contrainte de flexion a été améliorée de manière significative par l’ajout de la fibre de paume. Il est très important d’assurer l’activité de la solution bactérienne avant le processus MICP. Sinon, il est incertain de réussir l’expérience.Une fois que l’expérience échoue, il devrait être une perte de temps et de matériaux. Suivant cette procédure, différents moules peuvent être conçus à des fins expérimentales différentes grâce à la technique MICP. L’influence du MICP sur différents types de structure ou différents matériaux peut être simulée par ces moules.

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Source : Bhaduri, S., et al., Précipitation de calcite induite par des facteurs microbiologiques médiée par Sporosarcina pasteurii. J . Vis. Exp. (2016)Cette vidéo démontre la méthode d’enrichissement de Sporosarcina pasteurii avec de l’urée et du chlorure de calcium pour déclencher l’activité de l’uréase, conduisant à la formation de cristaux de calcite visibles par précipitation de calcite induite par voie microbiologique, ou MICP.

Précipitation de calcite induite par Sporosarcina pasteurii

Protocoles pour la précipitation de calcite induite microbiologiquement (MICP) à l’aide de la bactérie Sporosarcina pasteurii sont présentés ici. Le carbonate de calcium précipité a été caractérisé par microscopie optique et microscopie électronique à balayage (MEB). Il est également démontré que l’exposition à la MICP augmente la résistance à la compression de l’éponge.

Microbiologiquement Induced Précipitation de calcite Mediated par<em&gt; Sporosarcina pasteurii</em

Un protocole pour la production parallèle de carbonate de calcium précipité et de matériaux zéolitiques à partir de scories de haut fourneau par carbonatation minérale et conversion hydrothermale alcaline, respectivement, est présenté. La performance du matériau zéolitique vis-à-vis de l’adsorption du nickel est testée.

Deux voies Valorisation de laitier de haut fourneau: Synthèse du carbonate de calcium précipité et zéolithique Heavy Metal Adsorbant

Nous démontrons l’utilisation de différentes méthodes de microscopie utiles pour observer la calcification d’un ver tubicole, Hydroides elegans, ainsi que pour localiser et caractériser le premier matériau calcifié. La microscopie en direct et la microscopie électronique sont utilisées ensemble pour fournir des informations fonctionnelles et matérielles qui sont importantes dans l’étude de la biominéralisation.

Caractérisation de calcification Events Utilisation en direct optiques et Electron Microscopy Techniques dans un tubeworm Marine

Répartition spatiale d’érosion et de dépôt peut être déduite des différences dans l’élévation du terrain mappés à des intervalles de temps appropriés. Ces changements d’altitude sont liées aux changements dans les carbonates du sol près de la surface. Méthodes reproductibles pour les mesures de terrain et en laboratoire de ces méthodes d’analyse des données et les quantités sont décrites ici.

Mesure et cartographie des schémas d’érosion et de dépôt liées aux Concentrations de Carbonate du sol sous gestion agricole

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Formation de carbonate de calcium en présence d'additifs biopolymères

La quantification précise du potentiel de desorption du phosphore (P) dans les sols saturés et les sédiments est importante pour la modélisation du P et les efforts d'atténuation des transports. Pour mieux tenir compte de la dynamique in situ des redox sol-eau et de la mobilisation du P sous saturation prolongée, une approche simple a été développée sur la base d'échantillonnages répétés de microcosmes de laboratoire.

Mesure de la libération de phosphore dans les microcosmes de laboratoire pour l'évaluation de la qualité de l'eau

La méthode de vérification décrite ici est adaptable pour surveiller la séquestration du carbone inorganique pédogène dans divers sols agricoles amendés avec des roches contenant du silicate métallique alcalino-terreux, telles que la wollastonite, le basalte et l’olivine. Ce type de validation est essentiel pour les programmes de crédits de carbone, qui peuvent bénéficier aux agriculteurs qui séquestrent le carbone dans leurs champs.

Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.

Le présent protocole décrit une plateforme microfluidique pour étudier le développement de biofilms dans des milieux poreux quasi-2D en combinant l’imagerie microscopique à haute résolution avec des mesures simultanées de différence de pression. La plateforme quantifie l’influence de la taille des pores et des débits de fluide dans les milieux poreux sur le biocolmatage.

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Nous présentons ici la construction et l’exploitation d’un dispositif expérimental visant à améliorer l’altération minérale par l’activité des organismes du sol tout en manipulant simultanément des variables abiotiques connues pour stimuler l’altération. Les résultats représentatifs du fonctionnement de l’installation et des analyses d’échantillons sont discutés ainsi que les points à améliorer.

Conception et construction d’un dispositif expérimental pour améliorer l’altération minérale par l’activité des organismes du sol

Sporosarcina pasteurii est une bactérie uréolytique qui décompose l’urée en carbonate et en ammonium. Le carbonate se combine avec le calcium pour former du carbonate de calcium, créant un réseau cristallin qui ancre les particules environnantes ensemble pour produire du biociment. Il s’agit d’un protocole pratique pour l’utilisation de moules imprimés en 3D afin de créer des briques de biociment adaptées aux tests de compression.

Production et analyse de briques de biociment Sporosarcina pasteurii à l’aide de moules imprimés en 3D personnalisés pour des tests de compression en clair

Découvrez la méthode d'immersion pour la précipitation de calcite induite par les micro-organismes (MICP) afin d'améliorer les propriétés mécaniques des sols sablonneux. Cette technique assure une précipitation uniforme du carbonate de calcium.

Amélioration du sol sablonneux par les précipitations de calcite induites par la microbienne (MICP) par immersion

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