석회화 동굴에서 분리된 Bacillus thuringiensis에 의한 산호 모래의 생광물화

May 31, 2024

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8687(2023) 이 기사 인용

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석회화는 자연계의 미생물 광물화의 전형적인 산물이며 그 광물 구성은 주로 방해석과 아라고나이트입니다. 본 논문에서는 석회화 결정에서 광물성 박테리아의 일종인 Bacillus thuringiensis를 추출하여 산호사를 시멘트화하고, 미생물 유도 탄산염 침전(MICP) 기술이 다양한 시멘트화 시간에 따라 산호사에 강화 효과를 연구합니다. 첫째, 요소 함량, 미생물 접종, 진탕기 속도 및 배양 시간을 포함한 9쌍의 시험에서 배양 조건이 최적화되었습니다. 최적의 배양 조건에서 산호모래는 침지법으로 굳어집니다. 보강 시간이 증가함에 따라 모래 시료의 투과성 계수는 ​​10-4cm/s로 감소하고 전단 강도는 130% 이상 증가합니다. Sporosarcina Pasturii와 비교하여 Bacillus thuringiensis에 의해 굳어진 산호모래 기둥의 응집력과 내부 마찰각은 각각 50%와 10% 이상 증가했습니다. T2 스펙트럼의 면적 분포는 접합 횟수가 증가함에 따라 주 피크의 진폭이 감소하여 큰 기공이 더 잘 채워지고 중간 및 작은 기공의 수도 감소하며 기공 면적이 감소함을 나타냅니다. 진폭이 약 44%로 크게 감소했습니다. 위의 실험을 통해 석회화의 미생물이 MICP 기술에도 사용될 수 있으며 더 나은 강화 효과를 얻을 수 있음을 확인했습니다. 또한 MICP 기술을 통해 광물화된 박테리아를 선택하는 새로운 방법과 아이디어를 제공합니다.

댐 기초 균열 누출1, 중금속 광미 오염2, 기초 액상화3,4 및 경사면 불안정5과 같은 공학적 위험은 재산 손실과 심지어 사상자로 이어지는 경우가 많습니다. 오랫동안 관련 실무자와 과학 연구자들은 이러한 공학적 문제의 발생을 줄이기 위한 관련 조치를 연구하는 데 전념해 왔습니다. 생물광물화 기술은 최근 학제간 연구를 바탕으로 개발된 유망 토목공학 기술이다. 이러한 엔지니어링 문제를 처리하는 데 있어 좋은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 미생물 유도 탄산염 침전(MICP)은 생물광물화의 전형적인 대표자 중 하나입니다. 이 기술은 주로 일부 요소 가수분해 미생물을 활용하는데, 요소 가수분해를 촉진하고 용액 내 탄산 이온과 칼슘 이온을 사용하여 결합 기능을 갖춘 탄산칼슘을 형성할 수 있습니다. MICP의 작용에 따라 느슨한 토양이 접착되거나 균열이 밀봉되어 해당 엔지니어링 요구 사항을 달성합니다.

현재 MICP 기술에 사용되는 주요 미생물 종은 Bacillus Pasteuris octadiae(CGMCC 1.3687), Sporosarcina Pasterurii(ATCC 11859), Bacillus Pasteurs octadiae(DSMZ 33) 및 Bacillus spheriformis(LMG 22257)입니다. 토양보강 연구의 발전으로 많은 학자들이 다양한 종류의 요소가수분해균을 독립적으로 분리하고 토양의 투수성 감소 및 강도 향상 분야에서 일련의 성과를 거두었습니다. Chu 등6은 열대 해변 모래에서 Bacillus sp.VS1을 분리하고, 이 박테리아를 사용하여 대규모 모래 토양을 강화함으로써 강화 토양 기초의 투수 저항성과 기계적 특성이 향상되었습니다. Qian et al.7은 추출된 Bacillus S3를 사용하여 모래기둥을 접합시켰으며, 처리 후 샘플의 압축강도는 1.9 MPa에 도달했으며, 분리된 Bacillus S3를 사용하여 모래 토양을 강화했으며, 접합된 모래의 압축강도는 1.9 MPa에 근접했습니다. 2MPa. Khan et al.8은 Parahodobacter sp.를 분리했습니다. 해변암 근처의 토양에서 채취하여 바늘 테스트에서 산호모래를 처리하는 데 적용한 결과 일부 지점에서 표본의 추정 UCS가 7MPa를 초과할 수 있었습니다.