Proces biocementacji - ekologiczna próba zastąpienia konwencjonalnych metod w budownictwie

• Autorzy: Misiołek Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.15199/22.2024.12.3

Warianty tytułu

EN

Biocementation process - an ecological alternative to traditional construction methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia przegląd literatury dotyczący procesu mikrobiologicznie wytwarzanego węglanu wapnia (MICP), inaczej procesu biocementacji, w budownictwie. Proces ten polega na aplikacji bakterii ureolitycznych w celu wytworzenia kalcytu w ośrodku. W pracy opisano dwa główne zastosowania MICP: do stabilizacji podłoża gruntowego oraz wzmocnienia materiałów konstrukcyjnych. Zastąpienie konwencjonalnych metod w budownictwie technologią MICP mogłoby ograniczyć stosowanie cementu, przyczyniając się tym samym do redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery.

EN

The article presents a review of literature on the application of the microbial induced carbonate precipitation (MICP) mechanism, also known as biocementation, in the construction industry. This process consist in the use of ureolytic bacteria in order to produce calcite deposits. The author describes two main applications of MICP: in stabilisation of the soil substrate and to reinforce construction materials Replacement of traditional construction methods with the MICP technology could reduce the use of cement, thus contributing to a reduction of the carbon doxide emissions into the atmosphere.

Słowa kluczowe

PL

bakterie ureolityczne; aktywność ureazy; proces biocementacji; MICP

EN

ureolytic bacteria; urease activity; biocementation process; MICP

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gospodarka Wodna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 12
• Strony: 17--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys.

Twórcy

autor

Misiołek Katarzyna

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-6268-1030

Bibliografia

• [1] Akindahunsi A., Stella M. A., Amos A. 2021. „The Use of Bacteria (Bacillus Subtilis) in Improving the Mechanical Properties of Concrete". Journal of Building Pathology and Rehabilitation 6(1): 16.
• [2] Anbu P., Chang-Ho K., Yu-Jin S., Jae-Seong S. 2016. „Formations of Calcium Carbonate Minerals by Bacteria and Its Multiple Applications”. SpringerPlus 5(1): 250.
• [3] Azadi M., Ghayoomi M., Shamskia N., Kalantari H. 2017. „Physical and mechanical properties of reconstructed bio-cemented sand". Soils Found. 57(5): 698-706.
• [4] Basaran B., Zeynep M., Jo K., Raissa D. 2015. „Biomineralized Cement-Based Materials: Impact of Inoculating Vegetative Bacterial Cells on Hydration and Strength”. Cement and Concrete Research 67(4): 237-245.
• [5] Bernardi D., Dejong J. T., Montoya B. M., Martinez B. C. 2014. „Bio-Bricks: Biologically Cemented Sandstone Bricks”. Construction and Building Materials 55(3): 462-469.
• [6] Cabalar A. F., Zuheir K., Osman E. 2018. „Stiffness of a Biocemented Sand at Small Strains”. European Journal of Environmental and Civil Engineering 22(10): 1238-1256.
• [7] Canakci H., Waleed S., Ibrahim H. K. 2015. „Effect of Bacterial Calcium Carbonate Precipitation on Compressibility and Shear Strength of Organic Soil". Soils and Foundations 55(5): 1211-1221.
• [8] Chahal N., Rafat S., Anita R. 2012. „Influence of Bacteria on the Compressive Strength, Water Absorption and Rapid Chloride Permeability of Fly Ash Concrete”. Construction and Building Materials 28(1): 351-356.
• [9] Chen B., Lufei D., Jun Y., Xichen S., Madura P., Weiwei S., Jun F. 2022. „Experimental Study on Engineered Cementitious Composites (ECO) Incorporated with Sporosarcina Pasteurii”. Buildings 12(5): 691.
• [10] Cheshomi A., Mansouri S., Amoozegar M. A. 2018. „Improving the shear strength of quartz sand using the microbial method”. Geomicrobiol. J. 35(9): 749756.
• [11] Dąbska A., Pisarczyk S. 2020. Nośność podłoża gruntowego fundamentów bezpośrednich. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [12] De Muynck W., De Belie N., Verstraete W. 2010. „Microbial Carbonate Precipitation in Construction Materials: A Review”. Ecological Engineering 36(2): 118-136.
• [13] Gadd G. M. 2010. „Metals, Minerals and Microbes: Geomicrobiology and Bioremediation”. Microbiology 156(3): 609-643.
• [14] Hammes F., Verstraete W. 2002. „Key Roles of PH and Calcium Metabolism in Microbial Carbonate Precipitation”. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology 1(1): 3-7.
• [15] Hammes F., Seka A., Hege K., Van de Wiele T., Vanderdeelen J., Siciliano S., Verstraete W. 2003. „Calcium removal from industrial waste water by bio-catalytic CaCO; precipitation”. Journal of Chemical Technology 8. Biotechnology: International Research in Process, Environmental & Clean Technology 78(6): 670-677.
• [16] He J., Liu Y., Liu L., Yan B., Li L., Meng H., Hang L., Qi Y., Wu M., Gao Y. 2023. „Recent development on optimization of bio-cementation for soil stabilization and wind erosion control”. Biogeotechnics 1(2): 100022.
• [17] lqbal D. M., Wong L. S, Kong S. Y. 2021. „Bio-Cementation in Construction Materials: A Review”. Materials 14(9): 2175.
• [18] Kunicki-Goldfinger W. 2005. Życie bakterii. Warszawa: PWN.
• [19] Lambert S. E., Randall D. G. 2019. „Manufacturing bio-bricks using microbial induced calcium carbonate precipitation and human urine”. Water Research 160: 158-166.
• [20] Leeprasert L., Chonudomkul D., Boonmak Ch. 2022. „Biocalcifying potential of ureolytic bacteria isolated from soil for biocementation and material crack repair". Microorganisms 10(5): 963.
• [21] Misiołek K. 2023. Rozprawa doktorska pt. „Proces biocementacji gruntów z wykorzystaniem bakterii ureolitycznych”. Warszawa: WIBHiIŚ PW.
• [22] Mortazavi Bak H., Tahereh K., Babak S., Rowshanzamir M. A., Khoshghalb A. 2021. „Application of bio-cementation to enhance shear strength parameters of soil-steel interface". Construction and Building Materials 294: 123470.
• [23] Naeimi M., Chu J. 2023. „Biocementation of sand dike against erosion due to overtopping”. Acta Geotechnica 18(12): 6745-6757.
• [24] Paradiso P., Santos R. L., Horta R. B., Lopes J. N. C, Ferreira P. J., Colaço R. 2018. „Formation of Nanocrystalline Tobermorite in Calcium Silicate Binders with Low C/S Ratio”. Acta Materialia 152(6): 7-15.
• [25] Parashar A. K., Gupta A. 2021. „Experimental Study of the Effect of Bacillus Megaterium Bacteria on Cement Concrete”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1116(1): 012168.
• [26] Phang I. R. K., Chan Y. S., Wong K. S., Lau S. Y. 2018. „Isolation and Characterization of Urease-Producing Bacteria from Tropical Peat". Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 13(1): 168-175.
• [27] Pisarczyk S. 1993. Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [28] Pisarczyk S. 2020. Geoinżynieria. Metody Modyfikacji Podłoża Gruntowego. Warszawa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [29] PN-B-02480:1986. Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.
• [30] Poudyal L., Adhikari K. 2021. „Environmental Sustainability in Cement Industry: An Integrated Approach for Green and Economical Cement Production”. Resources, Environment and Sustainability 4(6): 100024.
• [31] Rivadeneyra M. A., Parraga J., Delgado R., Ramos-Cormenzana A., Delgado G. 2004. „Biomineralization of Carbonates by Halobacillus Trueperi in Solid and Liquid Media with Different Salinities”. FEMS Microbiology Ecology 48(1): 39-46.
• [32] Sohail M. G., Al Disi Z., Zouari N., Al Nuaimi N., Kahraman R., Gencturk B., Rodrigues D. F., Yildirim Y. 2022. „Bio Self-Healing Concrete Using MICP by an Indigenous Bacillus Cereus Strain Isolated from Qatari Soil". Construction and Building Materials 328(4): 126943.
• [33] Torres A., Brandt J., Lear K., Liu J. 2017. „A Looming Tragedy of the Sand Commons". Science 357(6355): 970-971.
• [34] Wei S., Cui H., Jiang Z., Liu H., He H., Fang N. 2015. „Biomineralization Processes of Calcite Induced by Bacteria Isolated from Marine Sediments". Brazilian Journal of Microbiology 46(2): 455-464.
• [35] Wiłun Z. 1987. Zarys geotechniki. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności.
• [36] Zhu T., Dittrich M. 2016. „Carbonate Precipitation through Microbial Activities in Natural Environment, and Their Potential in Biotechnology: A Review”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 4(1).
• [37] https://cordis.europa.eu/article/id/151205-environmentfriendly-cement-from-bacteria [dostęp: 26.11.2024].
• [38] https://www.gazetaprawna.pl/wiadomosci/artykuly/340609,mur-ktory-moze-powstrzymac-pustynie.html [dostęp: 26.11.2024].