トラバーチンの洞窟から分離されたバチルス・チューリンギエンシスによるサンゴ砂の生物鉱物化

May 31, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8687 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

トラバーチンは自然界における微生物の鉱化作用の典型的な生成物であり、その鉱物組成は主に方解石とアラゴナイトです。 本論文では、石灰化細菌の一種であるBacillus thuringiensisをトラバーチン結晶から抽出してサンゴ砂をセメント化し、異なるセメント時間の下での微生物誘導炭酸塩沈殿（MICP）技術のサンゴ砂に対する強化効果を研究した。 まず、尿素含有量、微生物の接種、シェーカー速度、インキュベーション時間を含む培養条件が 9 組のトライアルで最適化されます。 最適な養殖条件のもと、浸漬法によりサンゴ砂をセメント化します。 補強回数の増加に伴い、砂サンプルの透水係数は 10-4 cm/s に減少し、せん断強度は 130% 以上増加しました。 Sporosarcina pasturii と比較して、Bacillus thuringiensis によってセメント化されたサンゴ砂柱の凝集力と内部摩擦角は、それぞれ 50% 以上および 10% 以上増加しました。 T2 スペクトルの面積分布は、セメンテーションの数が増加するにつれて、メイン ピークの振幅が減少することを示しています。これは、大きな細孔がよりよく充填され、中程度の細孔と小さな細孔の数も減少し、細孔面積が減少していることを示しています。振幅は約 44% と大幅に減少しました。 上記の実験により、トラバーチン中の微生物も MICP 技術に使用でき、より優れた補強効果を達成できることが確認されました。 また、MICP 技術による石化細菌の選択のための新しい方法とアイデアも提供します。

ダム基礎の亀裂漏水 1、重金属尾鉱汚染 2、基礎液状化 3,4、斜面の不安定性 5 などの工学上の危険は、多くの場合、物的損失や死傷者さえも引き起こします。 長い間、関連する専門家や科学研究者は、そのような工学的問題の発生を減らすための関連対策の研究に熱心に取り組んできました。 バイオミネラリゼーション技術は、近年学際的な研究に基づいて開発された有望な土木技術です。 このような工学的問題を扱う上で、応用の可能性が十分にあります。 微生物誘発炭酸塩沈殿 (MICP) は、バイオミネラリゼーションの代表的なものの 1 つです。 この技術は主に一部の尿素加水分解微生物を利用しており、尿素加水分解を促進し、溶液中の炭酸イオンとカルシウムイオンを利用してセメンチング機能を持つ炭酸カルシウムを生成します。 MICP の作用下で、対応する工学的要件を達成するために、緩い土壌がセメントで固められるか、亀裂が密閉されます。

現在、MICP 技術で使用される主な微生物種は、Bacillus pasturis octadiae (CGMCC 1.3687)、Sporosarcina pasterurii (ATCC 11859)、Bacillus pasturis octadiae (DSMZ 33)、および Bacillus spheriformis (LMG 22257) です。 土壌強化の研究の発展に伴い、多くの学者が独自に異なる種類の尿素加水分解細菌を分離し、土壌の透水性の低下と強度の向上において一連の成果を達成しました。 Chu ら 6 は、熱帯海浜砂から Bacillus sp.VS1 を分離し、その細菌を使用して大型の砂質土壌を強化し、強化された土壌基礎の透水抵抗と機械的特性が向上しました。 Qian et al.7 は、抽出したバチルス S3 を砂柱のセメント化に使用し、処理後のサンプルの圧縮強度は 1.9 MPa に達し、分離したバチルス S3 を砂質土壌の補強に利用し、セメント化砂の圧縮強度はほぼゼロに近づきました。 2MPa。 Khan ら 8 は、パラホドバクター属を分離しました。 ビーチロック近くの土壌から採取し、ニードルテストでサンゴ砂の処理に適用したところ、いくつかの点で試験片の推定 UCS が 7 MPa を超える可能性がありました。