Biocementacja gruntu przez bakterie ureolityczne - określenie wytrzymałości na ścinanie

• Autorzy: Misołek Katarzyna , Popielski Paweł , Affek Katarzyna

Warianty tytułu

EN

Soil biocementation by urease active bacteria - estimation of shear strength

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces mikrobiologicznego uzyskiwania węglanu wapnia (MICP, z ang. Microbially Induced Calcite Precipitation) w celu biocementacji gruntu jest nową, ekologiczną metodą stabilizacji gruntów. Polega ona na wykorzystywaniu aktywności komórek bakterii, które są zdolne do magazynowania produktu metabolicznego CO₃^2-. Jony węglanowe reagują z wolnymi jonami wapnia ze środowiska naturalnego, w skutek czego powstaje struktura minerału. Wykorzystanie bakterii ureolitycznych w celu utworzenia osadu węglanu wapnia okazało się najefektywniejsze. Ta ekologiczna metoda stabilizacji gruntów może znaleźć zastosowanie w zmniejszaniu efektów erozji przy osuwiskach, w budownictwie przy stabilizacji wykopów, a także w naprawie pęknięć w wapieniach. Metoda wzmocnienia gruntu jest obecnie dostosowywana do zastosowania w konstrukcjach hydrotechnicznych. Celem jest zapobieganie mechanicznym uszkodzeniom gruntu z powodu erozji wewnętrznej lub upłynnienia. Artykuł przedstawia badania nad uzyskaniem gruntu ustabilizowanego z wykorzystaniem bakterii ureolitycznych ze środowiska naturalnego. W artykule przedstawiono wyniki badania wytrzymałości gruntu na ścinanie wykonanego z użyciem przyrządu kieszonkowego - ścinarki obrotowej.

EN

Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) used for soil biocementation is a new, ecological method of soil stabilization. This process depends on urease active bacteria which are able to accumulate the metabolic product CO₃^2-. Carbonate ions react with calcium ions from natural environment, eventually forming mineral structure. Using urease active bacteria to form calcium carbonate precipitation turned out to be the most efficient method. This ecological method of soil stabilization can be used to decrease erosion effects in slopes, during construction in excavations and also in crack remediation in limestone. An innovative soil reinforcement method is currently being adapted for hydraulic structures. The objective is to prevent mechanical failure of the soil due to internal erosion or liquefaction. Article presents research in soil stabilization by using urease active bacteria from natural environment.

Słowa kluczowe

PL

biocementacja gruntu; bakteria ureolityczna; węglan wapnia; stabilizacja gruntu

EN

soil biocementation; active bacteria; calcium carbonate; soil stabilization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gospodarka Wodna
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 6
• Strony: 17--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Misołek Katarzyna

• Politechnika Warszawska Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

autor

Popielski Paweł

• Politechnika Warszawska Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

autor

Affek Katarzyna

• Politechnika Warszawska Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Zakład Biologii

Bibliografia

• [1] Bang S.S., Galiant J.K., Ramakrishnan V. 2001. Calcite precipitation induced by polyurethane-immobilized Sporosarcinapasteurii. Enzym. Microb. Technol. 28, s. 404-409.
• [2] Beguin R., Oxarango L., Sapin L., Garandet A., Viglino A., Francois E., Mora H., Martins F., Duchesne L., Albrecht D., Esnault-Filet A., Gutjahr I., Lepine L. 2018. Experimental Tests of Soil Reinforcement Against Erosion and Liquefaction by Microbially Induced Carbonate Precipitation EWG-IE, LNCE 17, Springer Nature, Switzerland, s. 16-24.
• [3] De Belie N., de Rooij M., Van Tittelboom K., Schlangen E. 2016. Self-Healing Phenomena in Cement-Based Materials, State-of-the-Art. Report of RILEM., s. 56-61.
• [4] Dejong J.T., Mortensen B.M., Martinez B.C., Nelson D.C., 2010, Biomediated soil improvement, Ecol. Eng. 36 (2), s. 197-210.
• [5] Dhami N.K., Reddy M.S, Mukherjee A. 2013. Biomineralization of calcium carbonates and their engineered applications: a revew. Front. Microbiol. 4, s. 1-13.
• [6] Douglas S., Beveridge T.J. 1998. Mineral formation by bacteria tr in natural Communities. FEMS Microb. Ecol. 26, s. 79-88.
• [7] Hammes F., Seka A., Hege K.V., de Wiele R.V., Vanderdeelen J., Siciliano S.D. Verstraete W. 2003. Calciumremoval from industrialwastewater by biocatalytic CaCO3 precipitation. J. ChemTechnolBiotechnol 78, s. 670-677.
• [8] Kańska Z., Grabińska-Łaniewska A., Łebkowska M., Rzechowska E. 2006. Ćwiczenia laboratoryjne z biologii sanitarnej. Część I. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, s. 10.
• [9] Karol R.H. 2003. Chemical Grounting and Soil Stabilization. Mercel Dekker, New York, s. 558.
• [10] Pisarczyk S., Rymsza B. 2003. Badania laboratoryjne i polowe gruntów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, s. 224-225.
• [11] Smoliński B., Popielski P, Kaczyński Ł., Godlewski T. 2017. Zróżnicowanie parametrów geotechnicznych w georurze na podstawie badań polowych i laboratoryjnych. Monografia Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowego Instytutu Badawczego, Warszawa, s. 279-288.
• [12] Van der Star W.R.L., Van Wijngaarden W.K., Van Paassen L.A., Van Baalen L.R., Van Zwieten G. 2011. Stab. of Gravel Dep. Using Microorg., s. 85-90.
• [13] Van Paassen L.A., Ghose, Ranajit, Van der Linden T.J.M., Van der Star W.R.L., Van Loosdrecht M.C.M. 2010. Quantifying biomediated ground improvement by urealysis: large-scale biogrout experiment. J. Geotech. Geoenviron. Eng. 136(12), s. 1721-1728.
• [14] Van Paassen L.A., Daza M.C., Sorokin DY, Van der Zon W., Van Loosdrecht M.C. 2010a. Potentialsoilreinforcement by biologicaldenitrification, Ecol. Eng. 36, s. 168-175.
• [15] Van Wijngaarden W.K., Vermolen F.J., Van Meurs G.A.M., Vuik C. 2010. Trans. Porous Med. http://dxdoi.org/101007/s11242-010-9691-8.
• [16] Whiffin V.S., Van Paassen L.A., Harkes M.P, 2007, Microbial carbonate precipitation as a soilimprovementtechnique. Geomicrobiol. Geomic J, s. 417-423

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).