Productie en analyse van Sporosarcina pasteuri biocement bakstenen met behulp van op maat gemaakte 3D-geprinte mallen voor onbeperkte compressietests

Het onderzoek onderzoekt microbieel geïnduceerde calcietneerslag met behulp van S.pasteurii om biocementstenen te produceren. Het onderzoekt de werkzaamheid van 3D-geprinte mallen bij het optimaliseren van de productie van biocement en sterktetesten. Momenteel vereist dit experiment een aanzienlijke tijdsbesteding, aangezien het ongeveer vijf dagen duurt van begin tot eind, en er is geen ideaal moment om het experiment te pauzeren als het eenmaal is gestart.

Ons protocol maakt gebruik van herbruikbare 3D-geprinte mallen voor doorstroming door MICP-behandeling, waardoor gestandaardiseerde cilindrische stenen mogelijk zijn voor onbeperkte compressietests, terwijl gemakkelijk parallel testen van meerdere variabelen en replicaten mogelijk is. Filter om te beginnen 150 milliliter BHI-ureummedium en autoclaveer een kolf van 250 milliliter. Bereid 250 milliliter cementeeroplossing voor.

Voeg 1,6 milliliter BHI-ureummedium toe aan een kweekbuisje en inoculeer het medium met één kolonie vanaf de dag zero streak-plaat. Kweek de startercultuur in een shaker met 150 omwentelingen per minuut bij 30 graden Celsius 's nachts. Inspecteer de volgende dag de startercultuur op groei, wat wordt bevestigd door verhoogde troebelheid.

Voeg nu 40 milliliter BHI-ureummedium toe aan de geautoclaveerde kolf van 250 milliliter. Giet de startercultuur van 1,6 milliliter in de kolf en incubeer deze zeven uur lang in een shaker bij 30 graden Celsius. Voeg na de incubatie nog eens 40 milliliter BHI-ureummedium toe aan de kolf en plaats de kolf een nacht of gedurende 16 uur in een shaker bij 20 graden Celsius.

Voeg nu nog eens 40 milliliter BHI-ureummedium toe aan de nachtelijke kweekkolf en ga door met het incuberen van Sporosarcina pasteurii bij 20 graden Celsius. Plaats rubberen pakkingen op de juiste plaatsen op de mallen. Verbind de twee helften van de mallen en zorg ervoor dat de pakkingen zijn afgedicht en alle magneten zijn aangesloten.

Voeg een cirkel van fijn gaas toe aan de bodem van de cilindrische bakstenen mal om te voorkomen dat er zand door het gat valt. Vul nu de vorm met zand of ander materiaal tot aan de interne lijn en druk stevig aan. Plaats vervolgens nog een cirkel gaas op de bovenkant van het zand om het hele oppervlak te bedekken en druk opnieuw aan.

Plaats nu de mal op een afvalcontainer om de stroom op te vangen. Giet 40 milliliter van de cultuur op het zand en laat het 45 minuten intrekken. Giet vervolgens 80 milliliter cementoplossing op het zand.

Giet na 30 minuten 40 milliliter cultuur op het zand en wacht nog 30 minuten. Giet opnieuw 80 milliliter cementoplossing op het zand en giet er na 30 minuten 40 milliliter cultuur op. Giet na een half uur incubatie 80 milliliter cementoplossing op het zand en laat de steen minimaal 48 uur ongestoord staan of totdat het zand droog lijkt.

Splits op dag vijf de mal in tweeën en laat de druk van de magneten los om de steen uit de mal te verwijderen. Leg de steen vervolgens op een papieren handdoek om drie weken verder te drogen voordat u compressietests uitvoert. Voor de druktest plaatst u de steen op de onderste laadplaat van de onbeperkte druktestmachine en een vlakke laadplaat op de steen.

Gebruik de compressietestmachine om ongeveer een pond druk op de steen uit te oefenen en gebruik vervolgens de digitale uitlezing om de drukmeting opnieuw in te stellen. Breng ten slotte continu toenemende belasting aan volgens de specificaties van de machine totdat de steen structureel bezwijkt. Noteer de maximale draagkracht voor elke steen.

De 3D-geprinte mal behield met succes de vorm van de baksteen en produceerde stenen die na drie weken drogen stevig leken met minimaal materiaalverlies bij het hanteren. Bakstenen die bij aanraking afbrokkelden of aanzienlijk materiaalverlies vertoonden, duidden op een fout in de voorbereiding van de media of de cultuur. Mallen werden gebruikt om grove en fijne zandsubstraten te testen, waarbij voor elk type vier stenen werden geproduceerd.

De gemiddelde maximale belasting voor grove zandstenen was 95.125 pond per vierkante inch, terwijl fijne zandstenen een gemiddelde maximale belasting van 49.625 pond per vierkante inch weerstonden. De mogelijkheid om mallen naar behoefte te 3D-printen, maakte het mogelijk om gelijktijdig variabelen te testen, waardoor experimentele variatie werd verminderd.