Name: Melhoramento do solo de Sandy através da precipitação Microbialmente induzida da calcita (MICP) pela imersão (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-12T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: Aprenda o método de imersão para precipitação microbiana de calcita em amostras de solo arenoso. Esta técnica produz precipitação uniforme de carbonato de cálcio e melhora as propriedades mecânicas do solo tratado.

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Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de ciência Grant n º 1531382 e MarTREC.

Nota: todo o material relevante utilizado nos seguintes procedimentos não é perigoso. Equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calças de corpo inteiro, sapatos fechados) ainda são necessários.
1. preparação de solução de bactérias
<ol><li>Preparação do meio de crescimento (NH4-Ye Medium) Nota: os componentes de meios de crescimento por litro de água deionizada são: 20 g de extrato de levedura; 10 g de (NH4)2so4; e tampão Tris 0,13 M (pH 9,0).<ol>
<li>Autoclave ingredientes separadamente.</li>
		<li>Dissolver 20 g de extrato de levedura, e 10 g de (NH4)2então4 em 1 L de água deionizada contendo 0,13 M de tampão Tris.</li>
		<li>Misture os componentes em conjunto usando agitador magnético pós-esterilização.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Procedimento de propagação de esporosarcina Bacillus Nota: Utilize tubos de centrifugação de 50 mL neste experimento.<ol>
<li>Descongelar as bactérias congeladas em um frasco.</li>
		<li>Abra o frasco.</li>
		<li>Transfira 0,1 mL de suspensão de bactérias para um tubo de centrifugação com 10 mL de meio de crescimento fresco. Misture bem à mão (a taxa de inoculação é 1:100). Repita 5 suspensões bacterianas mais com meio de crescimento. Prepare um tubo de controle apenas com 10 de meio de crescimento fresco no interior. Nota: o crioprotectante utilizado no procedimento de congelamento/secagem pode inibir o crescimento no tubo primário. As tampas dos tubos foram apertadas frouxamente a fim manter a condição aeróbia.</li>
		<li>Incubar todos os tubos em uma coqueteleira a 200 rpm a 30 ° c por 48 a 72 horas. Parar a incubação se o meio de crescimento torna-se turva após 48 h. caso contrário, estender a incubação para o máximo de 72 h.</li>
		<li>Centrifugue os tubos com bactérias e meio de crescimento em 4.000 x g por 20 min.</li>
		<li>Retire o sobrenadante, substitua com 25 mL de meio de crescimento fresco, e misture bem usando uma máquina vortex.</li>
		<li>Repita os passos 1.2.3-1.2.6 duas vezes para estimular plenamente a atividade das bactérias.</li>
		<li>Use a suspensão dos tubos na etapa 1.2.7 para inocular mais tubos com 25 mL de meio de crescimento para melhorar a cultura de bactérias (taxa de inoculação é 1:100).</li>
		<li>Incubar todos os tubos em uma coqueteleira a 200 rpm a 30 ° c por 48 horas.</li>
		<li>Centrifugue os tubos com bactérias e meio de crescimento em 4.000 x g por 20 min.</li>
		<li>Retire o sobrenadante, substitua com o meio de crescimento fresco, e misture bem usando uma máquina vortex.</li>
		<li>Ajuste a concentração de bactérias usando um meio de crescimento fresco antes dos experimentos de MICP. Calcule a concentração de bactérias por densidade óptica da suspensão a 600 nm, que foi medido usando um espectrofotômetro. O OD600 neste experimento foi de 0,6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparação dos meios de cementação
Nota: a mídia de cementação é usada para fornecer produtos químicos para induzir a precipitação da calcita durante o tratamento de MICP. A relação ureia-CA2 + molar é 1:1. Os componentes químicos dos meios de cementação são mostrados na tabela 1. O procedimento a seguir é para 20 L de meios de cementação com 0,5 M ca.
<ol><li>Prepare 20 L de água em uma caixa de plástico.</li>
	<li>Dissolver 200 g de NH4Cl, 60 g de caldo nutriente, 42,4 g de NaHCO3, 600 g de ureia e 1470 g de CAcl2 ∙2h2o no 20 L de água destilada. Misture bem usando a haste de agitação.</li>
</ol>3. preparação de moldes
<ol><li>Preparação do molde flexível de contato completo (FCFM) Nota: o molde flexível do contato cheio é feito do geotêxtil. O geotêxtil tem uma força elástica da garra de 1.689 N, uma força de rasgo trapezoidal de 667 N, um tamanho aparente da abertura de 0,15 milímetros, uma taxa de fluxo de água de 34 milímetros/s, uma espessura de 1,51 milímetros, e uma massa da unidade de 200 g/m2. O tamanho do molde pode ser variado para preparar tamanhos diferentes da amostra (por exemplo, amostra não confinada do teste da compressão ou amostra direta do teste da tesoura).<ol>
<li>Como a FCFM consiste em uma parte anular, um fundo e uma tampa, corte o geotêxtil em partes constituintes da FCFM.</li>
		<li>Costurar as três partes da FCFM em conjunto, como mostrado na Figura 1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação do molde de contato completo rígido (RFCM) para bio-tijolos Nota: o molde cheio rígido do contato consiste em uma camada flexível e em um suporte rígido. A camada flexível é feita do mesmo geotêxtil que o FCFM. O suporte rígido é feito de uma folha perfurada do Polypropylene com os furos escalonada do diâmetro de 6,35 milímetros distribuídos na folha perfurada polipropileno e a distância do afastamento entre furos adjacentes é 9,53 milímetros. Um molde consiste em três câmaras e o tamanho de cada câmara é de 177,8 mm de comprimento, 76,2 mm de largura e 38,1 mm de altura. O tamanho de RFCM pode ser variado para preparar o tamanho de amostra diferente. Os furos no suporte rígido permitem o fluxo dos meios da cimentação através da camada flexível livremente.<ol>
<li>Prepare a folha perfurada de polipropileno para peças constituintes do suporte rígido.</li>
		<li>Monte os pedaços de suporte rígido usando parafusos e porcas de plástico.</li>
		<li>Prepare as partes constituintes da camada flexível de geotêxtil. A camada flexível consiste em uma parte inferior e uma tampa.</li>
		<li>Coloque a parte inferior da camada flexível no suporte rígido.</li>
		<li>Uma vez que a areia é adicionada no molde, coloc a tampa da camada flexível e repare costurando na parte superior da amostra da areia como mostrado em Figura 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação do molde oco do tijolo Nota: o molde oco do tijolo inclui um suporte rígido, uma camada flexível, e os tubos do cartão. O tamanho do tubo de papelão é 60 mm x 140 mm x 60 mm. Três câmaras são incluídas em um molde e o tamanho de cada câmara do molde é 177,8 milímetros do comprimento, 76,2 milímetros na largura e 38,1 milímetros na altura neste procedimento.<ol>
<li>Prepare a folha perfurada de polipropileno para as peças constituintes do suporte rígido.</li>
		<li>Perfure furos na parte inferior da parte rígida do suporte. O tamanho dos furos é 61 milímetros no diâmetro. A localização dos furos em cada câmara é mostrada na Figura 3a.</li>
		<li>Monte as peças do suporte rígido usando parafusos e porcas de plástico.</li>
		<li>Monte os tubos de papelão nos furos perfurados na parte inferior do suporte rígido.</li>
		<li>Prepare as partes constituintes da camada flexível de geotêxtil. A camada flexível consiste em uma parte inferior e uma tampa. Furos também são necessários na camada flexível no mesmo local de tubos de papelão.</li>
		<li>Uma vez que a areia é adicionada no molde, coloc a tampa da camada flexível e repare costurando na parte superior da amostra da areia como mostrado em Figura 3b.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. preparação do reator de lote
Nota: o reator mostrado na Figura 4 consiste em uma caixa plástica, em meios da cimentação, em uma prateleira suportada amostra, e em bombas de ar. As amostras de solo podem mergulhar inteiramente nos meios da cimentação quando os meios da cimentação podem livremente difundir nas amostras do solo por este método. A bomba de ar no reator fornece o oxigênio para bactérias. Para determinar os efeitos da oferta de oxigênio diferente no tratamento com micp catalisada por esporosarcina Bacillus, Li et al. 201718 realizaram testes de contraste em três condições diferentes: uma condição aerada, uma condição restrita ao ar e uma condição ao ar livre. Eles descobriram que uma condição bem oxigenada é essencial para melhorar os processos de MICP catalisada por bactérias aeróbias.
<ol><li>Conecte a bomba de ar com o suprimento de ar usando uma mangueira plástica.</li>
	<li>Coloque a bomba de ar na caixa de plástico.</li>
	<li>Despeje a mídia de cementação na caixa de plástico.</li>
</ol>5. preparação de amostras de solos
<ol><li>Preparação da amostra de solo tratada com MICP Nota: a areia de Ottawa (99,7% quartzo) é usada nos experimentos. A areia é uniforme com um tamanho de partícula mediano de 0,46 milímetros e nenhumas multas são incluídas. É classificada como areia mal graduada com base no sistema unificado de solos classificados (USCS).<ol>
<li>Adicionar areia seca em moldes pelo método de pluviação do ar (FCFM, RFCM, molde de tijolo oco) para atingir uma condição mediana densa (Dr na faixa de aproximadamente 42 – 55%, e densidade de areia seca na faixa de 1,58 – 1,64 g/cm3). Nota: o peso da areia varia de acordo com diferentes tipos de moldes: 145 ± 5 g de areia para a amostra de teste UCS, que é de 38,6 mm de diâmetro e 76,2 mm de altura.</li>
		<li>Coloque a tampa na parte superior das amostras e fixe-a costurando.</li>
		<li>Despeje a solução de bactérias com um valor de densidade óptica fixa através da cobertura de geotêxtil permeável nas amostras e certifique-se de que eles estão saturados. Nota: a quantidade de solução de bactérias variou de acordo com diferentes amostras: 50 mL de solução de bactérias para uma amostra de teste UCS, que é de 38,6 mm de diâmetro e 76,2 mm de altura.</li>
		<li>Coloque amostras na prateleira suportada por amostra, como mostrado na Figura 5a.</li>
		<li>Mergulhe a prateleira inteira no reator do grupo enchido com meios do cimentação.</li>
		<li>Ligue o suprimento de ar e ajuste a saída de ar para manter 100% de saturação de ar. Aguarde 7 dias de reação de MICP.</li>
		<li>Tirar as amostras do reator como mostrado na Figura 5b.</li>
		<li>Retire as amostras cortando o molde flexível do contato cheio ou desmoldagem o suporte rígido e então cortando a camada flexível.</li>
		<li>Lave as amostras com água para remover a solução residual no espaço dos poros.</li>
		<li>Coloque as amostras no forno de 105 ° c por 48 h até que seus pesos permaneçam constantes. As amostras podem ser testadas ou tratadas adicionalmente após a secagem do forno.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação de amostra de solo tratada com fibra reforçada com MICP Nota: a fibra sintética (veja a tabela de materiais) e a fibra natural da palma como mostrado na Figura 6 são usadas nestes procedimentos.<ol>
<li>Para a fibra sintética, misture o conteúdo proposto de fibras e 900 g de areia seca em pequenos incrementos à mão para obter uma mistura uniforme. O conteúdo de fibra neste experimento é fixado como 0,3% em peso da areia seca.</li>
		<li>Para a fibra de palma natural, distribuir 760 g de areia em quatro partes iguais. Adicione estas quatro partes de areia e três camadas de fibra em RFCM em intervalos.</li>
		<li>Repita o mesmo procedimento que as etapas 5.1.2 — 5.1.10 para obter a amostra tratada por MICP.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação de tijolos tratados com cimento com tratamento de superfície biológica Nota: o cimento Portland (tipo I/II) com gravidade específica de 3,15 é utilizado como agente de cimentação para as amostras tratadas com cimento neste experimento. O ganho adiantado da força deste cimento permitiu os vários tempos de cura variou de 7 a 21 dias. A proporção de cimento adicionado neste procedimento é de 10% em peso de areia seca.<ol>
<li>Misture 900 g de areia, 90 g de cimento e 200 mL de água para obter uma mistura uniforme.</li>
		<li>Adicione a mistura ao molde rígido. O tamanho do molde rígido é de 177,8 mm de comprimento, 76,2 mm de largura e 38,1 mm de altura.</li>
		<li>Cure por 7 dias em uma umidade constante de 100% e temperatura constante de 25 ° c.</li>
		<li>Coloc amostras no forno de 105 ° c por 48 horas até que seus pesos permaneçam constantes.</li>
		<li>Repita o mesmo procedimento que as etapas 5.1.3 — 5.1.8.</li>
		<li>Coloc amostras no forno de 105 ° c por 48 horas até que seus pesos permaneçam constantes. As amostras podem ser testadas ou tratadas adicionalmente após a secagem do forno.</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>
<li>Burne, R. A., Chen, Y. Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+ureases+in+infectious+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Microbes+and+Infection%22%5BJournal%5D)">Bacterial ureases in infectious diseases.</a> Microbes and Infection. 2 (5), 533-542 (2000).</li>
<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>
<li>Achal, V., Kawasaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biogrout%3A+a+novel+binding+material+for+soil+improvement+and+concrete+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Biogrout: a novel binding material for soil improvement and concrete repair.</a> Frontiers in Microbiology. 7, 314(2016).</li>
<li>Al Qabany, A., Soga, K., Santamarina, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+efficiency+of+microbially+induced+calcite+precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Factors affecting efficiency of microbially induced calcite precipitation.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 138 (8), 992-1001 (2011).</li>
<li>Lin, H., Suleiman, M. T., Brown, D. G., Kavazanjian, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+behavior+of+sands+treated+by+microbially+induced+carbonate+precipitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geotechnical+and+Geoenvironmental+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanical behavior of sands treated by microbially induced carbonate precipitation.</a> Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 142 (2), 04015066(2015).</li>
<li>Lauchnor, E. G., Topp, D. M., Parker, A. E., Gerlach, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+cell+kinetics+of+ureolysis+by+sporosarcina+pasteurii%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Whole cell kinetics of ureolysis by sporosarcina pasteurii.</a> Journal of Applied Microbiology. 118 (6), 1321-1332 (2015).</li>
<li>Nafisi, A., Montoya, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+framework+for+identifying+cementation+level+of+MICP-treated+sands%5BTitle%5D)+AND+%22IFCEE%22%5BJournal%5D)">A new framework for identifying cementation level of MICP-treated sands.</a> IFCEE. , conference paper (2018).</li>
<li>Zhao, Q., Li, L., Li, C., Zhang, H., Amini, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+full+contact+flexible+mold+for+preparing+samples+based+on+microbial-induced+calcite+precipitation+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Geotechnical+Testing+Journal%22%5BJournal%5D)">A full contact flexible mold for preparing samples based on microbial-induced calcite precipitation technology.</a> Geotechnical Testing Journal. 37 (5), 917-921 (2014).</li>
<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>

Não temos nada a revelar.

A técnica de MICP por imersão foi apresentada neste trabalho. As amostras de solo foram imersas no reator de lote para serem totalmente penetrado por meio de cimentação no processo MICP. Neste método, um molde flexível do contato cheio, um molde cheio rígido do contato, e um molde cored do tijolo foram aplicados para preparar amostras MICP-tratadas.
Os moldes diferentes podem ser projetados para exigências diferentes da geometria. A estrutura fibrosa do geotêxtil aumentou a área de contato ent...

Como uma tecnologia biológica da melhoria de terra, a precipitação microbialmente induzida da calcita (MICP) é capaz de melhorar Propriedades da engenharia do solo. Foi usado para realçar a força, a rigidez, e a permeabilidade do solo. A técnica de micp tem ganhado muita atenção para a melhoria do solo no mundo1,2,3,4. A precipitação do carbonato ocorre naturalmente e pode ser induzida por organismos não patogénicos que são nativos ao ambiente do solo5. A reação biogeoquímica do micp é impulsionada pela existência de bactérias ureolíticas, ureia e uma solução rica em cálcio5,6. A Bacillus de sporosarcina é uma enzima de urease altamente ativa que catalisa a rede de reação em direção à precipitação da calcita7,8. O processo de hidrólise da ureia produz amônio dissolvido (NH4 +) e carbonato inorgânico (co32-). Os íons carbonáticos reagem com íons de cálcio para precipitar como cristais de carbonato de cálcio. As reações de hidrólise da ureia são mostradas aqui:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ01.jpg">
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/60059/60059equ02.jpg">
O CaCO precipitado3 pode lig as partículas da areia junto para melhorar as propriedades da engenharia do solo micp-Tratado. A técnica de micp tem sido aplicada em diversas aplicações, como a melhora da força e rigidez do solo, reparo de concreto e remediação ambiental9,10,11,12, 13 anos de , 14 anos de , quinze anos.
Zhao et al.16 desenvolveram um método de imersão para preparar amostras tratadas com micp. Um molde flexível do contato cheio feito do geotêxtil foi usado neste método. O CaCO precipitado3 distribuiu uniformemente ao longo de suas amostras tratadas com micp. Bu et al.17 desenvolveram um molde de contato completo rígido para preparar amostras de feixe tratadas com micp por meio de um método de imersão. A amostra tratada com MICP preparada por este método usando um molde de contato completo rígido pode formar a forma de feixe adequado. A amostra tratada com MICP foi dividida em quatro e os teores de CaCO3 foram medidos. O teor de CaCO3 variou de 8,4 ± 1,5% a 9,4 ± 1,2% em peso, o que indicou que o caco3 distribuiu uniformemente nas amostras tratadas com micp pelo método de imersão. Estas amostras tratadas com MICP também obtiveram melhores propriedades mecânicas. Esses bioespécimes tratados com MICP atingiram uma força de flexão de 950 kPa, semelhante à de 20-25% de amostras tratadas com cimento (600-1300 kPa). Li et al.10 adicionaram fibra discreta distribuída aleatoriamente no solo arenoso e trataram o solo pelo método de imersão do micp. Encontraram que a força de cisalhamento, a ductilidade, e a tensão da falha do solo MICP-tratado foram realçadas obviamente adicionando a fibra apropriada.
O método de imersão para o micp tem sido melhorado continuamente10,16,17. Este método pode ser usado para preparar amostras de solo tratadas com MICP e materiais de construção pré-fabricados tratados com MICP, como tijolos e vigas. As dimensões diferentes da geometria do molde da preparação da amostra foram desenvolvidas. As fibras foram adicionadas nas amostras tratadas com MICP para aprimorar suas propriedades. Este protocolo detalhado foi pretendido documentar os métodos da imersão para o tratamento de MICP.

<table><tbody><tr><td>Cloreto de amônio, >99%</td> <td>Bio-world</td><td>40100196-3 (705033)</td><td></td></tr> <tr><td>Sulfato de amônio</td><td>Bio-world</td><td>30635330-3</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de cálcio di-hidratado, >99%</td> <td>Bio-world</td><td>40300016-3 (705111)</td><td></td></tr> <tr><td>Caldo nutritivo</td><td>Bio-world</td><td>30620056-3</td><td></td></tr><tr><td>Bicarbonato de sódio, >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>Fibra sintética</td><td>FIBERMESH</td><td>Fibermesh 150e3</td><td></td></tr><tr><td>Tris-Base, Grau de Biotecnologia, >99,7%</td> <td>Bio-world</td><td>42020309-2 (730205)</td><td></td></tr> <tr><td>Uréia, Grau USP, >99%</td> <td>Bio-world</td><td>42100008-2 (705986)</td><td></td></tr> <tr><td>Extrato de levedura</td><td>Bio-mundo</td><td>30620096-3 (760095)</td><td></td></tr></tbody></table>

melhoramento do solo de sandy através da precipitação microbialmente induzida da calcita (micp) pela imersão

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

O objetivo deste artigo é desenvolver um método de imersão para melhorar a precipitação de calcita induzida microbialmente (MICP) amostras tratadas. Um reator de lote foi montado para mergulhar amostras de solo em meio de cimentação. Os meios da cimentação podem livremente difundir nas amostras do solo no reator do grupo em vez dos meios do cimentação que estão sendo injetados. Um molde flexível do contato cheio, um molde cheio rígido do contato, e um molde cored do tijolo foram usados para preparar suportes diferentes da amostra do solo. Fibras sintéticas e fibras naturais foram selecionadas para reforçar as amostras de solo tratadas com MICP. O CaCO precipitado3 em diferentes áreas das amostras tratadas com micp foi medido. Os resultados da distribuição do CaCO3 demonstraram que o caco3 precipitado foi distribuído uniformemente na amostra de solo pelo método de imersão.

A Figura 7 mostra a distribuição do caco3 precipitado em toda a amostra tratada com micp. A amostra tratada com MICP foi dividida em três áreas distintas. O conteúdo de CaCO3 em cada área foi testado pelo método de lavagem ácida. Para dissolver os carbonatos precipitados, as amostras tratadas com MICP secas foram lavadas em solução de HCl (0,1 M), depois enxaguadas, escorridas e secas ao forno por 48 horas. O valor de diferença entre as massas de amostras antes e após a...

Aqui, a tecnologia micróbios induzida da precipitação da calcita (micp) é apresentada para melhorar Propriedades do solo pela imersão.

Melhoramento do solo de Sandy através da precipitação Microbialmente induzida da calcita (MICP) pela imersão

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

O método de imersão demonstrado neste protocolo ajuda o pesquisador a remover amostras de solo ininterruptas tratadas com MICP para testes mecânicos através de diferentes moldes. Esta técnica ajuda a amostra de solo tratada com MICP a obter carbonato de cálcio precipitado mais uniforme. Essas amostras de solo tratadas com MICP também recebem melhores propriedades mecânicas através deste método.O aspecto mais importante desta técnica é garantir que a atividade das bactérias seja boa o suficiente para o processo MICP para evitar o consumo de tempo e o desomamento de materiais. Projetar moldes apropriados para diferentes aplicações é considerado outro aspecto importante para pesquisadores que pretendem selecionar essa técnica pela primeira vez. Para começar, transfira 0,1 mililitro de suspensão bacteriana para um tubo de centrífuga cheio de 10 mililitros de meio de crescimento fresco.Misture bem invertendo e, em seguida, solte a tampa do tubo para manter as condições aeróbicas. Prepare seis tubos de suspensões bacterianas com meio de crescimento e um tubo de controle com 10 mililitros de meio de crescimento fresco sozinho. Incubar todos os tubos em um shaker a 200 RPM e 30 graus Celsius por 48 a 72 horas.Se o meio de crescimento ficar turva após 48 horas, pare a incubação. Centrifugar os tubos com bactérias e meio de crescimento a 4.000 vezes g por 20 minutos. Remova o supernascente, substitua por 25 mililitros de meio de crescimento fresco e misture bem usando uma máquina de vórtice.Em seguida, para melhorar a cultura das bactérias, transfira 0,25 mililitros da suspensão dos tubos para novos tubos com 25 mililitros de meio de crescimento para inoculado. Incubar todos os tubos em um shaker a 200 RPM e 30 graus Celsius por 48 horas. Centrifugar os tubos com bactérias e meio de crescimento a 4.000 vezes g por 20 minutos.Remova o supernatante, substitua-o por meio de crescimento fresco e misture bem usando uma máquina de vórtice. Meça a densidade óptica da suspensão em 600 nanômetros em um espectrômetro. Ajuste a concentração de bactérias usando meio de crescimento fresco para um OD600 de 0,6.Adicione aproximadamente 140 gramas de areia seca de Ottawa com cabos de 99,7% em moldes pelo método de pluvição de ar para atingir uma condição mediana densa com densidade relativa na faixa de 42 a 55% e densidade seca de areia na faixa de 1,58 a 1,64 gramas por centímetro cúbico. Coloque uma tampa em cima das amostras e fixe-a costurando. Despeje a solução bacteriana através da cobertura geotêxtil permeável nas amostras.Quando a solução bacteriana fluindo é observada no fundo das amostras do solo, elas são consideradas saturadas. Em seguida, coloque as amostras na prateleira. Mergulhe toda a prateleira em um reator de lote cheio de mídia de cimentação.Ligue a fonte de ar e ajuste a saída de ar para manter a saturação 100% do ar. Aguarde sete dias de reação micp. Tire as amostras do reator.Use uma faca para cortar o molde flexível de contato total. Em seguida, lave as amostras com água para remover a solução residual nos espaços dos poros. Coloque as amostras em um forno Celsius de 105 graus por 48 horas até que seus pesos permaneçam constantes.Para a fibra sintética, misture 2,7 gramas das fibras e 900 gramas da areia seca em pequenos incrementos à mão para obter uma mistura uniforme com 0,3% de teor de fibra. Para a fibra natural da palma da mão, prepare quatro partes de areia com 190 gramas cada. Prepare três camadas de fibras com aproximadamente 1,8 gramas cada.Adicione as quatro partes de areia e três camadas de fibras em molde rígido de contato total em intervalos. Em seguida, repita o tratamento MICP como anteriormente. Neste protocolo, observou-se carbonato de cálcio precipitado em toda a amostra tratada pelo MICP.A amostra tratada pelo MICP foi dividida em três áreas diferentes. O teor de carbonato de cálcio da amostra tratada pelo MICP pelo método de imersão variou de 9,0 a 9,5%, indicando que o carbonato de cálcio precipitado foi distribuído uniformemente em toda a amostra do solo. As curvas de tensão de bioveneção reforçadas com três camadas de fibra de palma e biovendes não reforçados mostraram que a força flexure de biovendes não reforçado foi de 1.150 quilopascals, enquanto a de biovendescal reforçado foi de 980 quilopascals.A tensão de flexão foi melhorada significativamente pela adição da fibra da palma. É muito importante garantir a atividade da solução de bactérias antes do processo MICP. Se não, é incerto ter sucesso no experimento.Uma vez que o experimento falha, deve ser uma perda de tempo e materiais. Após este procedimento, diferentes moldes podem ser projetados para diferentes propósitos experimentais através da técnica MICP. A influência do MICP em diferentes tipos de estrutura ou materiais diferentes pode ser simulada por esses moldes.

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Fonte: Bhaduri, S., et al., Precipitação de calcita induzida microbiologicamente mediada por Sporosarcina pasteurii. J. Vis. Exp. (2016)Este vídeo demonstra o método de enriquecimento de Sporosarcina pasteurii com uréia e cloreto de cálcio para desencadear a atividade da urease, levando à formação de cristais de calcita visíveis por meio da precipitação de calcita induzida microbiologicamente, ou MICP.

Precipitação de calcita induzida microbiologicamente por Sporosarcina pasteurii

Protocolos para precipitação de calcita induzida microbiologicamente (MICP) usando a bactéria Sporosarcina pasteurii são apresentados aqui. O carbonato de cálcio precipitado foi caracterizado por meio de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também é mostrado que a exposição ao MICP aumenta a resistência à compressão da esponja.

Microbiologicamente induzida Calcita Precipitation Mediada por<em&gt; Sporosarcina pasteurii</em

Um protocolo para a produção paralela de carbonato de cálcio precipitado e material zeolítico a partir de escória de alto-forno via carbonatação mineral e conversão hidrotérmica alcalina, respectivamente, é apresentado. O desempenho do material zeolítico em relação à adsorção de níquel é testado.

Two-way Valorização da escória de alto forno: Síntese de Precipitado de Carbonato de Cálcio e zeolítico Heavy Metal adsorvente

Demonstramos o uso de vários métodos de microscopia que são úteis na observação da calcificação de um verme tubular, Hydroides elegans, bem como na localização e caracterização do primeiro material calcificado. A microscopia ao vivo e a microscopia eletrônica são usadas juntas para fornecer informações funcionais e materiais que são importantes no estudo da biomineralização.

Caracterização de calcificação eventos usando o Live Óptica e Microscopia Eletrônica de técnicas em um tubeworm Marinha

Padrões espaciais de deposição e erosão do solo podem ser inferidos diferenças na elevação de terreno mapeado em incrementos de tempo apropriado. Tais mudanças na elevação estão relacionadas a alterações no solo perto da superfície de carbonatos. Métodos repetíveis para medições de campo e laboratório destes métodos de análise de dados e quantidades são descritos aqui.

Medição e mapeamento de padrões de erosão e deposição relacionadas às concentrações de carbonato de solo sob gestão agrícola

Descrevemos um protocolo para a precipitação e caracterização de cristais de carbonato de cálcio que se formam na presença de biopolímeros.

Formação de carbonato de cálcio na presença de aditivos Biopoliméricos

A quantificação exata do potencial de dessorção de fósforo (P) em solos saturados e sedimentos é importante para os esforços de modelagem P e mitigação de transporte. Para melhor se ter em conta a dinâmica redox do solo-água in situ e a mobilização de P saturação prolongada, foi desenvolvida uma abordagem simples com base na amostragem repetida de microcosmas laboratoriais.

Medição da liberação de fósforo em microcosmos laboratoriais para avaliação da qualidade da água

O método de verificação descrito aqui é adaptável para monitorar o sequestro de carbono inorgânico pedogênico em vários solos agrícolas alterados com rochas alcalinas contendo silicato de metais terrestres, como wollastonita, basalto e olivina. Esse tipo de validação é essencial para programas de crédito de carbono, que podem beneficiar agricultores que sequenciam carbono em seus campos.

Monitoramento do acúmulo de carbono inorgânico pedogênico devido ao intemperismo de minerais de silicato alterados em solos agrícolas.

O presente protocolo descreve uma plataforma microfluídica para estudar o desenvolvimento de biofilme em meios porosos quase-2D, combinando imagens de microscopia de alta resolução com medidas simultâneas de diferença de pressão. A plataforma quantifica a influência do tamanho dos poros e das taxas de fluxo de fluido em meios porosos no bioentupimento.

Uma plataforma microfluídica para o estudo do bioentupimento em meios porosos

Aqui apresentamos a construção e operação de um arranjo experimental para melhorar o intemperismo mineral através da atividade de organismos do solo enquanto manipulamos simultaneamente variáveis abióticas conhecidas por estimular o intemperismo. Resultados representativos do funcionamento do setup e análises amostrais são discutidos juntamente com pontos de melhoria.

Projeto e Construção de um Arranjo Experimental para Melhorar o Intemperismo Mineral através da Atividade de Organismos do Solo

Sporosarcina pasteurii é uma bactéria ureolítica que decompõe a uréia em carbonato e amônio. O carbonato se combina com o cálcio para formar carbonato de cálcio, criando uma rede cristalina que ancora as partículas circundantes para produzir biocimento. Este é um protocolo conveniente para usar moldes impressos em 3D para criar tijolos de biocimento adequados para testes de compressão.

Produção e análise de tijolos de biocimento Sporosarcina pasteurii usando moldes personalizados impressos em 3D para testes de compressão não confinada

Aprenda o método de imersão para precipitação microbiana de calcita em amostras de solo arenoso. Esta técnica produz precipitação uniforme de carbonato de cálcio e melhora as propriedades mecânicas do solo tratado.

Melhoramento do solo de Sandy através da precipitação Microbialmente induzida da calcita (MICP) pela imersão

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