Poprawa jakości gleby piaszczystej poprzez indukowane mikrobiologicznie wytrącanie kalcytu (MICP) przez zanurzenie

Metoda zanurzenia zademonstrowana w tym protokole pomaga naukowcom usunąć nieuszkodzoną próbkę gleby poddanej działaniu MICP do testów mechanicznych przez różne pleśnie. Technika ta pomaga próbce gleby poddanej działaniu MICP uzyskać bardziej jednorodny wytrącony węglan wapnia. Dzięki tej metodzie próbki gleby poddane działaniu MICP uzyskują również lepsze właściwości mechaniczne

Najważniejszym aspektem tej techniki jest zapewnienie, że aktywność bakterii jest wystarczająco dobra, aby proces MICP pozwolił uniknąć czasochłonności i marnotrawstwa materiału. Projektowanie odpowiednich form do różnych zastosowań jest uważane za kolejny ważny aspekt dla badaczy, którzy zamierzają wybrać tę technikę po raz pierwszy. Na początek przenieś 0,1 mililitra zawiesiny bakteryjnej do probówki wirówkowej wypełnionej 10 mililitrami świeżej pożywki wzrostowej.

Dobrze wymieszaj, odwracając, a następnie poluzuj pokrywę tubki, aby utrzymać warunki tlenowe. Przygotuj sześć probówek zawiesin bakteryjnych z pożywką wzrostową i jedną probówkę kontrolną z 10 mililitrami samej świeżej pożywki. Inkubuj wszystkie probówki w wytrząsarce przy 200 obr./min i 30 stopniach Celsjusza przez 48 do 72 godzin.

Jeśli podłoże stanie się mętne po 48 godzinach, przerwij inkubację. Odwirować probówki z bakteriami i pożywką wzrostową 4 000 razy g przez 20 minut. Usuń supernatant, zastąp 25 mililitrami świeżej pożywki wzrostowej i dobrze wymieszaj za pomocą maszyny wirowej.

Następnie, aby wzmocnić hodowlę bakterii, przenieś 0,25 mililitra zawiesiny z probówek do nowych probówek z 25 mililitrami pożywki wzrostowej w celu zaszczepienia. Inkubuj wszystkie probówki w wytrząsarce przy 200 obr./min i 30 stopniach Celsjusza przez 48 godzin. Odwirować probówki z bakteriami i pożywką wzrostową 4 000 razy g przez 20 minut.

Usuń supernatant, zastąp go świeżą pożywką wzrostową i dobrze wymieszaj za pomocą maszyny wirowej. Zmierz gęstość optyczną zawiesiny przy 600 nanometrach na spektrofotometrze. Dostosuj stężenie bakterii za pomocą świeżej pożywki wzrostowej do OD600 0,6.

Dodaj około 140 gramów suchego piasku ottawskiego z 99,7% sznurami do form metodą pluwiacji powietrza, aby osiągnąć medianę gęstości o gęstości względnej w zakresie od 42 do 55% i suchą gęstość piasku w zakresie od 1,58 do 1,64 grama na centymetr sześcienny. Umieść okładkę na próbkach i przymocuj ją przez zszycie. Wlać roztwór bakteryjny przez przepuszczalną powłokę geowłókniny do próbek.

Gdy na dnie próbek gleby obserwuje się płynący roztwór bakteryjny, uważa się je za nasycone. Następnie umieść próbki na półce. Zanurz całą półkę w reaktorze wsadowym wypełnionym mediami cementowymi.

Włącz dopływ powietrza i wyreguluj wydatek powietrza, aby utrzymać 100% nasycenia powietrzem. Poczekaj na siedem dni reakcji MICP. Pobrać próbki z reaktora.

Użyj noża, aby przeciąć elastyczną formę w pełnym kontakcie. Następnie umyj próbki wodą, aby usunąć pozostały roztwór w przestrzeniach porowych. Umieść próbki w piecu o temperaturze 105 stopni Celsjusza na 48 godzin, aż ich waga pozostanie stała.

W przypadku włókna syntetycznego wymieszaj ręcznie 2,7 grama włókien i 900 gramów suchego piasku w małych odstępach, aby uzyskać jednolitą mieszankę o zawartości błonnika 0,3%. Aby uzyskać naturalne włókno palmowe, przygotuj cztery części piasku po 190 gramów każda. Przygotuj trzy warstwy włókien po około 1,8 grama każda.

Dodaj cztery części piasku i trzy warstwy włókien w sztywnej, pełnokontaktowej formie w odstępach czasu. Następnie powtórz zabieg MICP jak poprzednio. W tym protokole zaobserwowano wytrącony węglan wapnia w całej próbce poddanej działaniu MICP.

Próbka poddana działaniu MICP została podzielona na trzy różne obszary. Zawartość węglanu wapnia w próbce poddanej działaniu MICP metodą zanurzeniową wahała się od 9,0 do 9,5%, co wskazuje, że wytrącony węglan wapnia był równomiernie rozprowadzony w próbce gleby. Krzywe naprężeniowo-odkształceniowe biocegły wzmocnionej trzema warstwami włókna palmowego i niezbrojonej biocegły wykazały, że wytrzymałość na zginanie niezbrojonej biocegły wynosiła 1 150 kilopaskal, podczas gdy biocegły zbrojonej wynosiła 980 kilopaskal.

Szczep zginania uległ znacznej poprawie dzięki dodatkowi włókna palmowego. Bardzo ważne jest, aby zapewnić aktywność roztworu bakteryjnego przed procesem MICP. Jeśli nie, nie ma pewności, czy eksperyment zakończy się sukcesem.

Gdy eksperyment się nie powiedzie, powinna to być strata czasu i materiałów. Zgodnie z tą procedurą, różne formy mogą być projektowane do różnych celów eksperymentalnych za pomocą techniki MICP. Wpływ MICP na różne rodzaje konstrukcji lub różne materiały może być symulowany przez te formy.