$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Beton, dünya çapında inşaat projeleri için ana yapı malzemesidir 1,2. Bir çalışma, çimentonun sadece suyun ardından dünyada en çok tüketilen ikinci malzeme olduğunu buldu3. Her yıl yaklaşık 4,1 milyar ton çimento üretilmektedir 4,5. Çimentonun geleneksel üretimi, işlenmesi ve uygulanması, yıllık küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık %8'ine neden olmaktadır6. Geleneksel çimento üretiminin yüksek talebi ve buna rağmen zarar verici etkileri nedeniyle, çimentolama için yeni bir karbon nötr yöntem, küresel sürdürülebilirlik hedefleri 7,8,9,10 için en önemli önceliktir.
Biyocementasyon, katı bir yüzey veya yapı oluşturmak için kullanılabilecek bir çimento, yapıştırıcı veya madde üretmek için mikroorganizmaları kullanma işlemidir 1,11. En iyi tanımlanmış biyocementasyon işlemi, kalsiyum karbonatı çökeltmek için ürolitik bakterilerin kullanılmasını ve partiküllerin sertleştirilmiş bir çimento malzemesinebağlanmasını içerir 12,13.
Geleneksel çimentoya çevre dostu bir alternatif düşünüldüğünde, alternatifin çimento için mukavemet beklentilerini de karşılaması gerekir. Sınırsız sıkıştırma testi, bir kayanın, yapı malzemesinin veya toprak numunesinin14 kesme mukavemetini belirlemek için kullanılan analitik bir ölçümdür. Etkili kesme testi için numune, 1:2 çap-yükseklik oranı ve silindirik bir şekil15 içeren endüstri standartlarına göre hazırlanmalıdır. Bu standartları karşılamak ve bir MICP protokolünün yürütülmesinde verimliliği artırmak için özel olarak tasarlanmış bir 3D baskılı kalıp oluşturuldu. Bu özel olarak tasarlanmış kalıplar, sıralı MICP işlemlerinin akış yoluyla uygulanmasına ve drenajına izin verir. Bakteri kültürü ve sementasyon çözeltisi, daha sonra kalıbın içinden geçen ve kalıbın tabanındaki ağ kaplı bir açıklıktan geçen üst rezervuara kolayca uygulanabilir. Kalıplar, bir beher veya başka bir atık toplama kabının üzerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Çimentolu tuğlanın kolayca kalıptan çıkarılmasını sağlamak için kalıp dikey olarak ikiye bölünür. Kalıbın çerçevesine yapıştırılmış sekiz mıknatıs ile bir arada tutulur ve mıknatısların MICP çözeltilerine maruz kalmasından kaynaklanan hasarları önlemek için epoksi ile kapatılır. İki yarım ayrıca, kalıbı sızdırmaz hale getirmeye ve sızıntıyı önlemeye yardımcı olan bir lastik conta yerleştirmek için bir iç oluk içerir. Silindirik kalıbın iç tarafında, 3 inç yüksekliğinde bir tuğla üretmek için kum/toprak için doldurma seviyesini gösteren bir oluk vardır; Bu oluğun üzerindeki boşluğun, arıtma solüsyonlarının uygulanması için bir rezervuar olarak kullanılması amaçlanmıştır. Kalıbın iç kısmındaki alt açıklığın üzerine yerleştirilen bir tel örgü parçası, inşa edildiğinde kum veya toprağın kalıbın altından düşmesini önler. Ek olarak, uygulanan çözeltilerin eşit bir şekilde dağıtılmasına yardımcı olmak ve oluşan tuğlanın, sınırlandırılmamış sıkıştırma testi sonuçlarını etkileyebilecek herhangi bir keskin çıkıntı olmadan düz bir tepeye sahip olmasını sağlamak için kumun veya toprağın üstüne bir tel örgü parçası yerleştirilir.
Kalıplar, bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanılarak tasarlandı ve CAD dosyasından (Ek Dosya 3 ve Ek Dosya 4) bir STL dosyası (Ek Dosya 1 ve Ek Dosya 2) oluşturuldu. Bu STL dosyası 3D yazıcı programına yüklendi ve ardından yazdırıldı. Kalıplar basıldıktan sonra, 3D yazıcıdan üretilen destek malzemesini çıkarmak için bir su jeti sistemi kullanıldı ve son 3D baskılı yapı bırakıldı. Kalıptaki kumu/toprağı sıkıştırmaya ve düz bir üst yüzey oluşturmaya yardımcı olmak için bir sıkıştırma cihazı yazdırmak için dosya da dahil edilmiştir.