Name: 침수에 의한 미생물 유발 방해석 침전(MICP)을 통한 모래 토양 개선 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-12T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: 학습하세요 침수법을 이용한 MICP 기술로 모래 토양의 역학적 특성을 개선하는 방법을. 균일한 탄산칼슘 침전과 박테리아 활성 유지가 핵심입니다.

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이 작품은 국립 과학 재단 보조금 번호 1531382 및 MarTREC에 의해 지원되었다.

참고: 다음 절차에서 사용되는 모든 관련 물질은 위험하지 않습니다. 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지, 닫힌 발가락 신발)는 여전히 필요합니다.
1. 박테리아 용액의 준비
<ol><li>성장배지 준비(NH4-YE미디엄) 참고 : 탈이온수 의 리터 당 성장 매체의 구성 요소는 다음과 같습니다 : 효모 추출물 20 g; 10g (NH4)2SO4; 및 0.13 M 트리스 버퍼 (pH 9.0).<ol>
<li>재료를 별도로 오토클레이브합니다.</li>
		<li>효모 추출물 20 g, 및 10 g (NH4)2SO4를 0.13 M 트리스 버퍼를 함유하는 탈이온수 1 L에 용해시켰다.</li>
		<li>마그네틱 교반기 후 멸균을 사용하여 부품을 함께 혼합합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>스포로사르키나 파스퇴르의 전파 절차 참고: 이 실험에서는 50 mL 원심분리기 튜브를 사용하십시오.<ol>
<li>빙병에 얼어 붙은 박테리아를 해동.</li>
		<li>바이알을 엽니다.</li>
		<li>박테리아 현탁액 0.1 mL을 신선한 성장 배지 10 mL로 원심 분리관으로 옮김을 옮김. 손으로 잘 섞어 (접종 속도는 1 :100입니다). 성장 배지로 5개의 세균 현탁액을 더 반복합니다. 내부에 10개의 신선한 성장 배지만있는 제어 튜브를 준비하십시오. 참고 : 동결 / 건조 절차에 사용되는 냉동 보호제는 기본 튜브의 성장을 억제 할 수 있습니다. 튜브의 뚜껑은 호기성 상태를 유지하기 위해 느슨하게 조였다.</li>
		<li>모든 튜브를 30°C에서 200 rpm에서 48~72시간 동안 셰이커에 인큐베이팅합니다. 성장 배지가 48 시간 후에 혼탁되면 배양을 중지하십시오. 그렇지 않으면, 배양을 최대 72 h까지 연장하십시오.</li>
		<li>20 분 동안 4,000 x g에서 박테리아 및 성장 배지로 튜브를 원심 분리합니다.</li>
		<li>상류를 제거하고 25 mL의 신선한 성장 매체로 교체하고 와류 기계를 사용하여 잘 섞습니다.</li>
		<li>1.2.3-1.2.6 단계를 두 번 반복하여 박테리아의 활동을 완전히 자극합니다.</li>
		<li>1.2.7 단계에서 튜브에서 현탁액을 사용하여 박테리아의 배양을 향상시키기 위해 25 mL의 성장 배지로 더 많은 튜브를 접종하십시오 (접종 속도는 1:100입니다).</li>
		<li>모든 튜브를 30°C에서 200 rpm에서 48시간 동안 셰이커에 인큐베이팅합니다.</li>
		<li>20 분 동안 4,000 x g에서 박테리아 및 성장 배지로 튜브를 원심 분리합니다.</li>
		<li>상류체를 제거하고 신선한 성장 매체로 교체하고 와류 기계를 사용하여 잘 섞습니다.</li>
		<li>MICP 실험 전에 신선한 성장 배지를 사용하여 박테리아 농도를 조절합니다. 분광광도계를 사용하여 측정한 600 nm에서 현탁액의 광학 밀도에 의해 박테리아 농도를 계산하였다. 본 실험에서 OD600은 0.6이었다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 시멘트 매체의 준비
참고: 시멘트 매질은 MICP 처리 도중 방해석 침전을 유도하는 화학제품을 제공하기 위하여 이용됩니다. 우레아-Ca2+ 어금니 비율은 1:1입니다. 시멘트 매달러의 화학 성분은 표 1에나타내고 있습니다. 이하의 절차는 0.5 M Ca를 가진 20 L의 시멘트 매에 대한 것입니다.
<ol><li>플라스틱 상자에 물 20L를 준비합니다.</li>
	<li>NH4Cl 200 g, 영양국 60g, NaHCO3,우레아 600 g, 증류수 20L에 CaCl2H2O1470 g을 녹입니다. 교반 막대를 사용하여 잘 섞는다.</li>
</ol>3. 금형의 준비
<ol><li>완전 접자 플렉시블 금형(FCFM) 준비 참고 : 전체 접촉 유연한 금형은 지오 텍으로 만들어집니다. 지오텍스타일은 1,689N의 인장 강도, 667 N의 사다리꼴 눈물 강도, 0.15 mm의 명백한 개구부 크기, 34mm/s의 물 유량, 두께 1.51 mm, 단위 질량 200g/m2를가지고 있습니다. 금형의 크기는 다양한 샘플 크기(예: 제한된 압축 테스트 샘플 또는 직접 전단 테스트 샘플)를 준비하기 위해 다양할 수 있습니다.<ol>
<li>FCFM은 환형 부품, 바닥 및 커버로 구성되어 있기 때문에 지오텍을 FCFM의 구성 부분으로 잘라냅니다.</li>
		<li>그림 1과같이 FCFM의 세 부분을 함께 바느질합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>바이오 브릭용 견고한 완전 접지 금형(RFCM) 준비 주: 견고한 전체 접촉 금형은 유연한 레이어와 강체 홀더로 구성됩니다. 유연한 층은 FCFM과 동일한 지오텍스타일로 만들어집니다. 강성 홀더는 폴리 프로필렌 천공 시트에 분포 된 6.35mm 직경의 비틀거린 구멍이있는 폴리 프로필렌 천공 시트로 만들어졌으며 인접 한 구멍 사이의 간격 거리는 9.53mm입니다. 하나의 금형은 세 개의 챔버로 구성되며 각 챔버의 크기는 길이 177.8mm, 너비 76.2mm, 높이 38.1mm입니다. RFCM의 크기는 다른 샘플 크기를 준비하기 위해 변화될 수 있다. 견고한 홀더의 구멍은 유연층을 통해 시멘트 매질이 자유롭게 흐르도록 합니다.<ol>
<li>폴리 프로필렌 천포 시트는 단단한 홀더의 구성 조각에 대한 준비.</li>
		<li>플라스틱 나사와 너트를 사용하여 단단한 홀더 조각을 조립합니다.</li>
		<li>지오텍플렉슬 레이어의 구성 부분을 준비합니다. 유연한 레이어는 바닥과 덮개로 구성됩니다.</li>
		<li>강체 홀더의 유연한 레이어 의 바닥을 둘러싸습니다.</li>
		<li>모래가 금형에 추가되면 그림 2와같이 유연한 층의 덮개를 놓고 모래 샘플 의 상단에 바느질하여 고정합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>중공 벽돌 금형의 준비 참고: 중공 벽돌 금형에는 강체 홀더, 유연한 레이어 및 골판지 튜브가 포함됩니다. 골판지 튜브의 크기는 60mm x 140mm x 60mm입니다. 3개의 챔버가 하나의 금형에 포함되며 각 금형 챔버의 크기는 길이 177.8mm, 너비 76.2mm, 높이 38.1mm입니다.<ol>
<li>폴리 프로필렌 천포 시트는 단단한 홀더의 구성 조각에 대한 준비.</li>
		<li>단단한 홀더 조각의 바닥에 구멍을 뚫습니다. 구멍의 크기는 직경 61mm입니다. 각 챔버의 구멍 위치는 도 3a.</li>
		<li>플라스틱 나사와 너트를 사용하여 단단한 홀더의 조각을 조립하십시오.</li>
		<li>단단한 홀더 의 바닥에 드릴 구멍에 골판지 튜브를 조립합니다.</li>
		<li>지오텍플렉슬 레이어의 구성 부분을 준비합니다. 유연한 레이어는 바닥과 덮개로 구성됩니다. 구멍은 골판지 튜브의 동일한 위치에 유연한 층에 필요합니다.</li>
		<li>일단 모래가 금형에 추가되면, 그림 3b에나타난 바와 같이 유연한 층의 덮개를 놓고 모래 샘플의 상단에 바느질하여 고정한다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 배치 반응기의 준비
참고: 그림 4에 표시된 반응기는 플라스틱 상자, 시멘트 매체, 시료 지지 선반 및 공기 펌프로 구성됩니다. 토양 시료는 시멘트 매에 완전히 침지될 수 있으며, 이 방법으로 시멘트 매미가 토양 시료로 자유롭게 확산될 수 있습니다. 반응기의 공기 펌프는 박테리아에 대한 산소를 제공합니다. Sporosarcina pasteurii에의해 촉매 된 MICP 치료에 대한 다른 산소 공급의 효과를 확인하기 위해, Li et al. 201718은 세 가지 다른 조건하에서 조영 조건, 공기 제한 상태 및 야외 상태. 그(것)들은 호기성 박테리아에 의해 촉매를 촉매하는 MICP 프로세스를 향상시키기 위하여 잘 산소처리한 조건이 필수적이다는 것을 것을을 발견했습니다.
<ol><li>플라스틱 호스를 사용하여 에어 펌프를 공기 공급 장치와 연결합니다.</li>
	<li>에어 펌프를 플라스틱 상자에 놓습니다.</li>
	<li>플라스틱 상자에 시멘트 매체를 붓습니다.</li>
</ol>5. 토양 샘플의 준비
<ol><li>MICP 처리 토양 시료의 제조 참고 : 오타와 모래 (99.7 % 석영)는 실험에 사용됩니다. 모래는 0.46 mm의 중간 입자 크기와 균일하고 벌금이 포함되어 있지 않습니다. 그것은 통합 토양 분류 시스템 (USCS)에 따라 제대로 등급 모래로 분류됩니다.<ol>
<li>공기 pluviation 방법 (FCFM, RFCM, 중공 벽돌 금형)에 의해 금형에 건조 모래를 추가하여 중앙 밀도 조건 (약 42-55 % 범위의Dr 및 1.58 -1.64 g / cm3범위의 모래 건조 밀도)에 도달합니다. 참고 : 모래의 무게는 금형의 다른 종류에 따라 달라집니다 : UCS 테스트 샘플에 대한 145 ± 5g 모래, 이는 직경 38.6 mm 및 높이 76.2 mm입니다.</li>
		<li>샘플 의 상단에 커버를 배치하고 바느질하여 수정합니다.</li>
		<li>투과성 지오텍텍 커버를 통해 고정된 광학 밀도 값으로 박테리아 용액을 샘플에 붓고 포화 상태인지 확인합니다. 참고 : 박테리아 용액의 양은 다른 샘플에 따라 다양 : UCS 테스트 샘플에 대한 박테리아 용액의 50 mL, 이는 직경 38.6 mm 및 높이 76.2 mm입니다.</li>
		<li>그림 5a와같이 샘플 지원 선반에 샘플을놓습니다.</li>
		<li>전체 선반을 시멘트 매체로 채워진 배치 반응기에 담급전시.</li>
		<li>공기 공급을 켜고 공기 출력을 조정하여 공기 포화도를 100% 유지합니다. MICP 반응의 7 일 동안 기다립니다.</li>
		<li>도 5b에나타낸 바와 같이 반응기에서 샘플을 꺼낸다.</li>
		<li>전체 접촉 플렉시블 금형을 절단하거나 강체 홀더를 탈구한 다음 유연한 층을 절단하여 샘플을 제거합니다.</li>
		<li>샘플을 물로 세척하여 기공 공간에서 잔류 용액을 제거합니다.</li>
		<li>시료를 105°C 오븐에 넣고 무게가 일정하게 유지될 때까지 48시간 동안 시료를 놓습니다. 샘플은 오븐 건조 후 추가로 테스트하거나 처리할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>섬유 강화 MICP 처리 토양 샘플의 제조 참고: 그림 6에 표시된 합성 섬유(재료 표참조)와 천연 야자 섬유가 이러한 절차에 사용됩니다.<ol>
<li>합성 섬유의 경우, 균일 한 혼합물을 얻기 위해 손으로 작은 증분으로 섬유와 건조 모래 900g의 제안 된 함량을 혼합합니다. 본 실험에서 섬유 함량은 건조 모래의 0.3 중량%로 고정된다.</li>
		<li>천연 야자섬유를 위해 760g의 모래를 4개의 동등한 부품에 분배하십시오. 이 네 부분의 모래 부분과 3층의 섬유를 RFCM에 간격으로 추가합니다.</li>
		<li>5.1.2-5.1.10 단계와 동일한 절차를 반복하여 MICP 처리 샘플을 가져옵니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>바이오 표면 처리시멘트 처리 벽돌의 제조 참고: 3.15의 비중을 가진 포틀랜드 시멘트(TYPE I/II)는 본 실험에서 시멘트 처리 시료의 시멘트 제로서 사용된다. 이 시멘트의 초기 강도 이득은 다양한 경화 시간을 7 일에서 21 일까지 허용했습니다. 이 절차에서 추가 된 시멘트의 비율은 건조 모래의 10 % 중량입니다.<ol>
<li>900g의 모래, 90g의 시멘트, 200 mL의 물을 혼합하여 균일 한 혼합물을 달성하십시오.</li>
		<li>단단한 금형에 혼합물을 추가합니다. 견고한 금형의 크기는 길이 177.8mm, 너비 76.2mm, 높이 38.1mm입니다.</li>
		<li>100 % 및 25 °C의 일정한 온도에서 7 일 동안 치료하십시오.</li>
		<li>105°C 오븐에 시료를 넣고 무게가 일정하게 유지될 때까지 48시간 동안 시료를 놓습니다.</li>
		<li>5.1.3-5.1.8단계와 동일한 절차를 반복한다.</li>
		<li>105°C 오븐에 시료를 넣고 무게가 일정하게 유지될 때까지 48시간 동안 시료를 놓습니다. 샘플은 오븐 건조 후 추가로 테스트하거나 처리할 수 있습니다.</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>
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<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>
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<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>

우리는 공개 할 것이 없습니다.

침수에 의한 MICP 기법을 이 백서에 제시하였습니다. 토양 샘플을 MICP 공정에서 시멘트 매체에 의해 완전히 침투하기 위해 배치 반응기로 침지하였다. 이 방법에서는 MICP 처리 된 샘플을 준비하기 위해 전체 접촉 플렉시블 금형, 단단한 전체 접촉 금형 및 코어드 벽돌 금형을 적용했습니다.
다양한 형상 요구 사항에 따라 다양한 금형을 설계할 수 있습니다. 지오텍의 섬유질 구조는 모래와 시멘트 매체 사이의 접촉 면적을 증가시켜 토양 시료에 시멘트 매질의 침투를 효과적으로 증가시켰습니다. 지오텍스타일의 다량의 기공은 또한 MICP 처리 된 샘플의 강도를 향상시키기 위해 금형 내부에서 발생하는 더 많은 침전을 허용했습니다. 강도 및 방해석 함량과 같은 MICP 처리 시료의 토양 특성은 침지 방법으로 이러한 금형을 사용하여 크게 향상되었습니다. 침수 방법은 바이오 브릭및 바이오 중공 벽돌과 같은 조립식 건축 자재를 제조하는 데 유리하다는 장점을 보였다. 합성 섬유 및 천연 섬유는 M...

생물학적 지반 개선 기술로서, 미생물로 유도된 방해석 침전(MICP)은 토양의 엔지니어링 특성을 개선할 수 있습니다. 그것은 강도 향상 시키기 위해 사용 되었습니다., 강성, 그리고 토양의 투과성. MICP 기술은 전 세계적으로 토양 개선에 대한 많은 관심을 얻고있다1,2,3,4. 탄산염 침전은 자연적으로 발생하며 토양 환경에 고유한 비병원성 유기체에 의해 유도될 수 있다5. MICP 생화학반응은 요도용해균, 요소 및 칼슘이 풍부한용액의존재에 의해 구동된다5,6. 스포로사르키나 파스퇴레리는 방해석7,8의침전을 향해 반응 네트워크를 촉매하는 고활성 우르아제 효소이다. 요소 가수 분해 공정은 용존 암모늄 (NH4 +)및 무기 탄산염 (CO32-)을 생성합니다. 탄산염 이온은 칼슘 이온과 반응하여 탄산칼슘 결정으로 침전됩니다. 요소 가수 분해 반응은 여기에 표시됩니다 :
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ01.jpg">
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ02.jpg">
침전된 CaCO3는 MICP 처리 된 토양의 엔지니어링 특성을 개선하기 위해 모래 입자를 결합 할 수 있습니다. MICP 기술은 토양의 강도 및 강성 개선, 콘크리트 수리 및 환경 개선9, 10,11,12, 13세 , 14세 , 15.
Zhao 등16MICP 처리 된 샘플을 제조하는 침지 방법을 개발했습니다. 이 방법에는 지오텍으로 만들어진 완전한 접촉 플렉시블 금형이 사용되었습니다. 침전된 CaCO3은 MICP 처리 된 샘플 전체에 균일하게 분포되었습니다. Bu et al.17은 침지 방법으로 MICP 처리 빔 샘플을 제조하기 위해 견고한 전체 접촉 금형을 개발했습니다. 이 방법에 의해 제조된 MICP 처리 된 샘플은 경질 전체 접촉 금형을 사용하여 적합한 빔 형상을 형성 할 수 있습니다. MICP 처리 된 샘플을 4 개로 나누고 CaCO3 내용을 측정하였다. 상기 CaCO3 함량은 8.4±1.5% ~ 9.4±1.2 중량 중량의 범위로, 이는 침지 방법에 의해 MICP 처리 된 샘플에서 CaCO3이 균일하게 분포되어 있음을 나타냈다. 이러한 MICP 처리 샘플은 또한 더 나은 기계적 특성을 달성했습니다. 이러한 MICP 처리 된 바이오 시편은 950 kPa 굴곡 강도에 도달했으며, 이는 20-25 % 시멘트 처리 샘플 (600- 1300 kPa)과 유사했습니다. Li 등10은 모래 토양에 무작위로 분산된 이산 섬유를 첨가하고 MICP 침지 방법으로 토양을 처리하였다. 그(것)들은 MICP 처리한 토양의 전단 힘, 연성 및 실패 긴장이 적당한 섬유를 추가해서 명백하게 강화되었다는 것을 것을을 발견했습니다.
MICP에 대한 침수 방법은 지속적으로10,16,17개선되었습니다. 이 방법은 MICP 처리 된 토양 샘플 및 벽돌 및 빔과 같은 MICP 처리 조립식 건축 자재를 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 시료 전대 금형의 다양한 형상 치수가 개발되었습니다. 섬유는 그들의 성질을 향상시키기 위해 MICP 처리 된 샘플에 첨가되었다. 이러한 상세한 프로토콜은 MICP 치료를 위한 침수 방법을 문서화하기 위한 것이었다.

<table><tbody><tr><td>염화암모늄, >99%</td><td>Bio-world</td><td>40100196-3 (705033)</td><td></td></tr><tr><td>황산암모늄</td><td>Bio-world</td><td>30635330-3</td><td></td></tr><tr><td>염화칼슘 이수화물, >99%</td><td>Bio-world</td><td>40300016-3 (705111)</td><td></td></tr><tr><td>영양소 국물</td><td>Bio-world</td><td>30620056-3</td><td></td></tr><tr><td>중탄산나트륨, >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>합성 섬유</td><td>FIBERMESH</td><td>Fibermesh 150e3</td><td></td></tr><tr><td>Tris-Base, 생명공학 등급, >99.7%</td><td>Bio-world</td><td>42020309-2 (730205)</td><td></td></tr><tr><td>Urea, USP Grade, >99%</td><td>Bio-world</td><td>42100008-2 (705986)</td><td></td></tr><tr><td>효모 추출물</td><td>바이오 월드</td><td>30620096-3 (760095)</td><td></td></tr></tbody></table>

침수에 의한 미생물 유발 방해석 침전(micp)을 통한 모래 토양 개선

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

이 문서의 목적은 미생물로 유도된 방해석 침전(MICP) 처리 샘플을 개선하기 위한 침수 방법을 개발하는 것이다. 토양 샘플을 시멘트 매체에 침지시키기 위해 배치 반응기를 조립하였다. 시멘트 매미는 주입되는 시멘트 매체 대신 배치 반응기의 토양 샘플로 자유롭게 확산될 수 있습니다. 전체 접촉 플렉시블 금형, 단단한 전체 접촉 금형 및 코어드 브릭 금형을 사용하여 다양한 토양 샘플 홀더를 준비했습니다. MICP 처리 된 토양 샘플을 보강하기 위해 합성 섬유 및 천연 섬유를 선택했습니다. MICP 처리 된 샘플의 상이한 영역에서 침전 된CaCO3를 측정하였다. 상기 CaCO3 분포 결과는 침전된 CaCO3이 침지 방법에 의해 토양 시료에 균일하게 분포되었다는 것을 입증하였다.

도 7은 MICP 처리 된 샘플 전체에 걸쳐 침전 된 CaCO3의 분포를 나타낸다. MICP 처리된 샘플을 3개의 상이한 영역으로 나누었다. 각 영역에서의 CaCO3 함량은 산 세척 방법에 의해 시험되었다. 침전된 탄산염을 용해시키기 위해, 건조MICP 처리된 샘플을 HCl 용액(0.1 M)으로 세척한 다음, 헹구고, 배수하고, 오븐에서 48시간 동안 건조시켰다. 산 세척 전후의 시료 질량 간의 차이 값은 MICP 처리 샘플에서 침전된 탄산염의 질량으로 간주되었다. CaCO3 함량은 샘플 중량의 백분율로 표시됩니다. 침지 방법에 의한 MICP 처리 샘플의 CaCO3 함량은 9.0%에서 9.5%까지 다양하였다. 결과는 침전된 CaCO3이 토양 샘플 전체에 균일하게 분포되었다는 것을 나타냈다. Martinez 등. 201319 실험실에서 주...

여기서, 미생물로 유도된 방해석 침전(MICP) 기술은 침수에 의해 토양 특성을 개선하기 위해 제시된다.

침수에 의한 미생물 유발 방해석 침전(MICP)을 통한 모래 토양 개선

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

이 프로토콜에서 입증된 침수 방법은 연구원이 다른 금형을 통해 기계적 테스트를 위해 깨지지 않은 MICP 처리 토양 샘플을 제거하는 데 도움이 됩니다. 이 기술은 MICP 처리한 토양 견본이 더 균일한 침전한 탄산칼슘을 얻는 것을 돕습니다. 그 MICP 처리된 토양 견본은 또한 이 방법을 통해 더 나은 정비자 속성을 얻습니다.이 기술의 가장 중요한 측면은 박테리아의 활동이 시간이 많이 걸리고 재료 낭비를 피하기 위해 MICP 공정에 충분히 좋은지 확인하는 것입니다. 다양한 어플리케이션에 적합한 금형을 설계하는 것은 처음으로 이 기술을 선택하려는 연구자에게 또 다른 중요한 측면으로 간주됩니다. 시작하려면, 신선한 성장 매체의 10 밀리리터로 채워진 원심분리기 튜브에 세균 현탁액의 0.1 밀리리터를 전송합니다.반전을 통해 잘 섞은 다음, 호기성 조건을 유지하기 위해 튜브의 뚜껑을 느슨하게 합니다. 성장 배지와 10 밀리리터의 신선한 성장 매체만으로 세균 현탁액6개의 튜브를 준비합니다. 모든 튜브를 셰이커에 200 RPM, 섭씨 30도에서 48~72시간 동안 배양합니다.성장 배지가 48시간 후에 혼탁상태가 되면 인큐베이션을 중지하십시오. 박테리아와 성장 배지를 가진 튜브를 4, 000배 g에서 20분 동안 원심분리합니다. 상체를 제거하고 신선한 성장 매체의 25 밀리리터로 대체하고 소용돌이 기계를 사용하여 잘 섞습니다.그런 다음 박테리아의 문화를 향상시키기 위해 튜브에서 0.25 밀리리터를 새로운 튜브로 옮기고 25 밀리리터의 성장 배지를 접종한다. 모든 튜브를 셰이커에 200 RPM, 섭씨 30도에서 48시간 동안 배양합니다. 박테리아와 성장 배지를 가진 튜브를 4, 000배 g에서 20분 동안 원심분리합니다.상체를 제거하고 신선한 성장 매체로 대체하고 소용돌이 기계를 사용하여 잘 섞습니다. 분광계에서 600 나노미터에서 서스펜션의 광학 밀도를 측정합니다. 0.6의 OD600에 신선한 성장 매체를 사용하여 박테리아 농도를 조정합니다.공기 압출 방법에 의해 금형에 99.7 %의 코드와 건조 오타와 모래의 약 140 그램을 추가42 받는 사람의 범위에서 상대 밀도와 모래 건조 밀도의 범위에서 1.58 받는 르 1.64 입방 센티미터 당 그램. 샘플 위에 덮개를 놓고 바느질하여 수정합니다. 투과성 지오텍텍커버를 통해 세균용 용액을 시료에 붓습니다.흐르는 세균용 용액이 토양 샘플의 바닥에서 관찰될 때, 그들은 포화 된 것으로 간주됩니다. 다음으로 샘플을 선반에 놓습니다. 전체 선반을 시멘트 매체로 채워진 배치 반응기에 담급다.공기 공급을 켜고 공기 출력을 조정하여 100% 공기 포화를 유지합니다. 7 일간의 MICP 반응을 기다립니다. 반응기에서 샘플을 꺼낸다.칼을 사용하여 전체 접촉 유연한 금형을 절단합니다. 그런 다음, 물로 샘플을 세척하여 모공 공간에서 잔류 용액을 제거합니다. 시료를 섭씨 105도 오븐에 48시간 동안 두어 가중치가 일정하게 유지될 때까지 보관합니다.합성 섬유의 경우, 섬유 2.7 그램과 건조 모래 900 그램을 손으로 작은 증분에 섞어 0.3 %의 섬유 함량이있는 균일 한 혼합물을 얻습니다. 천연 야자섬유의 경우, 각각 190그램의 모래 4부분을 준비합니다. 각각 약 1.8그램의 섬유 3층을 준비합니다.모래의 네 부분과 단단한 풀 접촉 금형에 섬유의 세 층을 간격으로 추가합니다. 다음으로, MICP 치료를 이전과 같이 반복한다. 이 프로토콜에서, 침전된 탄산칼슘은 MICP 처리된 견본을 통해 관찰되었다.MICP 처리된 견본은 3개의 다른 지역으로 분할되었습니다. 침수 방법에 의한 MICP 처리시의 탄산칼슘 함량은 9.0에서 9.5%까지 다양하여 침전된 탄산칼슘을 나타내는 토양 시료 전체에 균일하게 분포되었다. 3층의 야자섬유와 강화되지 않은 바이오 벽돌로 보강된 바이오 벽돌의 스트레스 변형 곡선은 강화되지 않은 바이오 브릭의 굴곡 강도가 1, 150킬로파스칼이고, 강화된 바이오 벽돌은 980킬로파스칼이었다.굴곡 균주는 야자 섬유를 첨가하여 크게 개선되었습니다. MICP 프로세스 전에 박테리아 용액의 활성을 보장하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않은 경우 실험에 성공하는 것은 불확실합니다.실험이 실패하면 시간과 재료가 낭비되어야 합니다. 이 절차에 따라 MICP 기술을 통해 다양한 실험 목적으로 다양한 금형을 설계할 수 있습니다. 다양한 종류의 구조 또는 다른 재료에 MICP의 영향을 이러한 금형에 의해 시뮬레이션할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

출처: Bhaduri, S., et al., Sporosarcina pasteurii에 의해 매개된 미생물학적으로 유도된 방해석 침전. J. Vis. Exp. (2016년)이 비디오는 우레아와 염화칼슘으로 Sporosarcina pasteurii 를 농축하여 우레아제 활성을 유발하여 미생물학적으로 유도된 방해석 침전(MICP)을 통해 눈에 보이는 방해석 결정을 형성하는 방법을 보여줍니다.

Sporosarcina pasteurii에 의한 미생물학적으로 유도된 방해석 침전

Sporosarcina pasteurii 박테리아를 사용한 미생물 유도 방해석 침전(MICP)에 대한 프로토콜이 여기에 제시되어 있습니다. 침전된 탄산칼슘은 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 특성화되었습니다. 또한 MICP에 노출되면 스펀지의 압축 강도가 증가하는 것으로 나타났습니다.

미생물 학적으로 방해석 강수량 유도에 의해 중재<em&gt; Sporosarcina pasteurii</em

광물 탄산화 및 알칼리 열수 변환을 통해 고로 슬래그에서 침전된 탄산칼슘과 제올라이트 물질을 각각 병렬로 생산하기 위한 프로토콜이 제시됩니다. 니켈 흡착에 대한 제올라이트 물질의 성능을 테스트합니다.

고로 슬래그의 양방향 가치 증식 : 침전 된 탄산 칼슘과 제올라이트 중금속 흡착제의 합성

우리는 튜브웜인 Hydroides elegans의 석회화를 관찰하고 최초의 석회화된 물질을 찾고 특성화하는 데 유용한 다양한 현미경 방법의 사용을 보여줍니다. 생체 현미경과 전자 현미경을 함께 사용하여 생체 광물화 연구에 중요한 기능 및 재료 정보를 제공합니다.

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토양 침식과 증 착의 공간 패턴 지상 해발 고도 적절 한 시간 간격에 매핑된 차이에서 유추 될 수 있습니다. 상승에서 이러한 변화는 표면 근처 토양 탄산염에 변화 관련이 있습니다. 이러한 수량 및 데이터 분석 방법의 현장 및 실험실 측정 반복 방법 여기 설명 되어 있습니다.

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포화 토양 및 퇴적물에서 인(P) 탈착 전위를 정확하게 정량화하는 것은 P 모델링 및 운송 완화 노력에 중요합니다. 장기간 포화도 하에서 토양-물 산화 역학 및 P 동원을 더 잘 설명하기 위해 실험실 소우주의 반복 샘플링을 기반으로 간단한 접근법이 개발되었습니다.

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여기서 설명된 검증 방법은 울라토니트, 현무암 및 올리바인과 같은 알칼리성 지구 금속 규산염 함유 바위로 개정된 다양한 농업 토양에서 페도게닉 무기 탄소 격리를 모니터링할 수 있다. 이러한 유형의 검증은 탄소 신용 프로그램에 필수적이며, 이는 해당 분야에서 탄소를 격리하는 농부들에게 혜택을 줄 수 있습니다.

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여기에서 우리는 토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키는 동시에 풍화를 자극하는 것으로 알려진 비생물적 변수를 조작하기 위한 실험 설정의 구성 및 운영을 제시합니다. 설정 및 샘플 분석의 기능에서 얻은 대표적인 결과와 개선 사항에 대해 논의합니다.

토양 유기체의 활동을 통해 광물 풍화를 향상시키기 위한 실험 설정의 설계 및 건설

Sporosarcina pasteurii 는 요소를 탄산염과 암모늄으로 분해하는 요분해 박테리아입니다. 탄산염은 칼슘과 결합하여 탄산칼슘을 형성하여 주변 입자를 함께 고정하여 바이오 시멘트를 생성하는 결정 격자를 만듭니다. 이것은 3D 프린팅 금형을 사용하여 압축 테스트에 적합한 바이오 시멘트 벽돌을 만들기 위한 편리한 프로토콜입니다.

제한되지 않은 압축 테스트를 위해 맞춤형 3D 프린팅 금형을 사용한 Sporosarcina pasteurii 바이오시멘트 벽돌의 생산 및 분석

학습하세요 침수법을 이용한 MICP 기술로 모래 토양의 역학적 특성을 개선하는 방법을. 균일한 탄산칼슘 침전과 박테리아 활성 유지가 핵심입니다.

침수에 의한 미생물 유발 방해석 침전(MICP)을 통한 모래 토양 개선

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