$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
jest głównym materiałem budowlanym dla projektów budowlanych na całym świecie1,2. Jedno z badań wykazało, że cement jest drugim najczęściej zużywanym materiałem na świecie, ustępując jedynie water3. Każdego roku produkuje się prawie 4,1 miliarda ton cementu4,5. Tradycyjna produkcja, przetwarzanie i stosowanie cementu powoduje prawie 8% globalnej emisji CO2 rocznie6. Ze względu na wysoki popyt, a jednocześnie szkodliwy wpływ tradycyjnej produkcji cementu, nowatorska, neutralna pod względem emisji dwutlenku węgla metoda cementowania jest najwyższym priorytetem dla globalnych celów zrównoważonego rozwoju7,8,9,10.
Biocementacja to proces wykorzystywania mikroorganizmów do produkcji cementu, kleju lub substancji, która może być użyta do stworzenia solidnej powierzchni lub struktury1,11. Najbardziej dobrze zdefiniowany proces biocementacji polega na użyciu bakterii ureolitycznych do wytrącania węglanu wapnia, łączenia cząstek w utwardzony materiał cementowy12,13.
Rozważając ekologiczną alternatywę dla tradycyjnego cementu, alternatywa musi również spełniać oczekiwania dotyczące wytrzymałości cementu. Test nieograniczonego ściskania to pomiar analityczny używany do określenia wytrzymałości na ścinanie skały, materiału budowlanego lub próbki gleby14. Aby zapewnić skuteczne badanie ścinania, próbka musi być przygotowana zgodnie ze standardami branżowymi, które obejmują stosunek średnicy do wysokości 1:2 i kształt cylindryczny15. Stworzono specjalnie zaprojektowaną formę wydrukowaną w 3D, aby spełnić te standardy i zwiększyć wydajność w wykonywaniu protokołu MICP. Te specjalnie zaprojektowane formy pozwalają na przepływową aplikację i drenaż sekwencyjnych zabiegów MICP. Kulturę bakteryjną i roztwór cementowy można łatwo nałożyć na górny zbiornik, który następnie przepływa przez formę i przechodzi przez otwór wyłożony siatką u podstawy formy. Foremki są zaprojektowane tak, aby spoczywały na zlewce lub innym pojemniku na odpady. Forma jest podzielona na pół w pionie, aby umożliwić łatwe rozformowanie cementowanej cegły. Jest utrzymywany razem przez osiem magnesów przymocowanych do ramy formy i uszczelnionych żywicą epoksydową, aby zapobiec uszkodzeniom magnesów w wyniku wystawienia na działanie roztworów MICP. Dwie połówki zawierają również wpuszczany rowek do umieszczenia gumowej uszczelki, która pomaga uszczelnić formę i zapobiec wyciekom. Wewnątrz cylindrycznej formy znajduje się rowek wskazujący poziom wypełnienia piasku / gleby, aby wytworzyć cegłę o wysokości 3 cali; Przestrzeń nad tym rowkiem jest przeznaczona do wykorzystania jako zbiornik do aplikacji roztworów do uzdatniania. Kawałek siatki drucianej umieszczony nad dolnym otworem po wewnętrznej stronie formy, po skonstruowaniu, zapobiega wypadaniu piasku lub ziemi przez dno formy. Dodatkowo na wierzchu piasku lub gleby umieszcza się kawałek siatki drucianej, aby pomóc w równomiernym rozprowadzeniu nałożonych roztworów i zapewnić, że uformowana cegła ma równą górę bez ostrych grzbietów, które mogłyby wpłynąć na wyniki testu ściskania bez ograniczeń.
Formy zostały zaprojektowane przy użyciu oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), a plik STL (Plik uzupełniający 1 i plik uzupełniający 2) został wygenerowany z pliku CAD (Plik uzupełniający 3 i Plik uzupełniający 4)". Ten plik STL został przesłany do programu drukarki 3D, a następnie wydrukowany. Po wydrukowaniu form zastosowano system strumienia wody do usunięcia materiału podporowego wygenerowanego z drukarki 3D, pozostawiając ostateczną strukturę wydrukowaną w 3D. Dołączono również plik do drukowania urządzenia do ubijania, które pomaga w zagęszczaniu piasku / gleby w formie i tworzeniu równej górnej powierzchni.