浸漬による微生物誘導カルサイト沈殿(MICP)による砂土壌改善

このプロトコルで示されている浸漬法は、研究者が異なる金型を介して機械的なテストのために壊れていないMICP処理土壌サンプルを除去するのに役立ちます。この技術は、MICP処理土壌サンプルがより均一な沈殿した炭酸カルシウムを得るのを助ける。これらのMICP処理土壌サンプルはまた、この方法を通じてより良いメカニック特性を得る。

この技術の最も重要な側面は、細菌の活性が時間と材料の無駄を避けるためにMICPプロセスのために十分に良好であることを確認することです。この技術を初めて選択しようとする研究者にとって、異なる用途に適した金型の設計も重要な側面と考えられています。まず、10ミリリットルの新鮮な成長培地で満たされた遠心分離管に細菌懸濁液の0.1ミリリットルを移す。

反転してよく混ぜてから、気性の状態を維持するためにチューブのふたを緩めます。成長培地と10ミリリットルの新鮮な成長培地を用いた細菌懸濁液の6本のチューブを準備します。200 RPM でシェーカーにチューブを 48 ~ 72 時間インキュベートします。

成長培地が48時間後に濁った場合は、インキュベーションを停止する。細菌と増殖培地を含むチューブを4,000倍gで20分間遠心分離する。上清を取り除き、25ミリリットルの新鮮な成長培地に置き換え、渦盤を使用してよく混ぜます。

次いで、細菌の培養を増強するために、懸濁液の0.25ミリリットルをチューブから25ミリリットルの増殖培地を用いた新しいチューブに移して接種する。200 RPM、摂氏30度で48時間、すべてのチューブをシェーカーにインキュベートします。細菌と増殖培地を含むチューブを4,000倍gで20分間遠心分離する。

上清を取り除き、新鮮な成長培地に置き換え、渦盤を使用してよく混ぜます。分光光度計で600ナノメートルで懸濁液の光学密度を測定します。0.6のOD600に新鮮な成長培地を使用して細菌濃度を調整します。

空気プルービゼーション法で99.7%のコードを持つ乾燥したオタワ砂の約140グラムを加え、42〜55%の範囲の相対的な密度と1.58〜1.64グラム/立方センチメートルの範囲で砂乾燥密度の中央値の密な状態に達します。サンプルの上にカバーを置き、縫製して固定します。透過性ジオテキスタイルカバーを通して細菌溶液をサンプルに注ぎます。

土壌サンプルの底部に流れる細菌溶液が観察されると、それらは飽和していると考えられる。次に、サンプルを棚に置きます。セメンテーションメディアで満たされたバッチリアクタに棚全体を浸します。

空気供給をオンにし、100%の空気飽和を保つために空気出力を調整します。7日間のMICP反応を待ちます。反応器からサンプルを取り出します。

ナイフを使用して、フルコンタクトフレキシブルモールドを切断します。次いで、試料を水で洗浄し、孔空間の残留溶液を除去する。サンプルを105度の摂氏オーブンに48時間置き、重量が一定になるまで置きます。

合成繊維の場合は、2.7グラムの繊維と900グラムの乾燥砂を手で少しずつ混ぜ、0.3%の繊維含有量の均一な混合物を得る。天然のパーム繊維の場合は、それぞれ190グラムの砂の4つの部分を準備します。それぞれ約1.8グラムの繊維の3つの層を準備します。

砂の4つの部分と3層の繊維を、一間隔で剛体フルコンタクト金型で追加します。次に、以前のようにMICP処理を繰り返します。このプロトコルでは、沈殿した炭酸カルシウムが、MICP処理サンプル全体で観察された。

MICP処理サンプルを3つの異なる領域に分けた。浸漬法によるMICP処理試料の炭酸カルシウム含有量は、沈殿した炭酸カルシウムを土壌試料全体に均一に分布させた9.0~9.5%の範囲であった。パーム繊維と非強化バイオレンガの3層で補強されたバイオレンガの応力歪み曲線は、強化されていないバイオレンガの屈曲強度が1,150キロパスカルであり、強化バイオレンガの屈曲強度は980キロパスカルであった。

この屈曲歪みは、パーム繊維を添加することで大幅に改善された。MICPプロセスの前に細菌溶液の活性を確保することは非常に重要です。そうでなければ、実験に成功することは不確実である。

実験が失敗すると、時間と材料の無駄になるはずです。この手順に従って、異なる金型は、MICP技術を用いて異なる実験目的のために設計することができます。これらの金型によって、異なる種類の構造や異なる材料に対するMICPの影響をシミュレートできます。