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      一種細(xì)菌粉末用于快速穩(wěn)定礫石表面
      
			
      
				2019-04-30 11:14:10
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      EPFL土壤力學(xué)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種易于重復(fù)的技術(shù)，利用細(xì)菌和尿素來增強(qiáng)沙質(zhì)或礫石地形。一系列化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致礦物晶體的快速形成，將地面顆粒結(jié)合在一起。
      

      一種細(xì)菌粉末用于快速穩(wěn)定礫石表面
      

      城市地區(qū)的大部分可建設(shè)土地已經(jīng)投入使用。為了最大限度地減少長期環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和裂縫形成的可能性，通常需要對其進(jìn)行穩(wěn)定和加強(qiáng)。解決這個(gè)問題的現(xiàn)有方法包括注入混凝土或放下深基礎(chǔ)，但這些技術(shù)通常不切實(shí)際，無利可圖或?qū)Νh(huán)境不利。EPFL土壤力學(xué)實(shí)驗(yàn)室(LMS)的兩名研究人員Dimitrios Terzis和Lyesse Laloui提出了一種結(jié)合了細(xì)菌和尿素的有機(jī)，易于使用和低成本的解決方案。這兩種物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生方解石晶體，將礫石或沙粒牢固地結(jié)合在一起。關(guān)于這一有希望和持久的生物治療的研究剛剛發(fā)表在科學(xué)報(bào)告。
      

      在短短幾天內(nèi)取得了理想的結(jié)果
      

      合成方解石晶體需要幾種化學(xué)反應(yīng)。對于觸發(fā)劑，研究人員使用了Sporosarcina pasteurii細(xì)菌，他們將其冷凍干燥以便于處理。當(dāng)細(xì)菌散布在地面上時(shí)，它們與沙子和礫石顆粒結(jié)合，再生并形成保護(hù)性粘合劑層。然后細(xì)菌用作尿素，一種高度可溶，無毒的合成分子和鈣，它們在地上粉碎。
      

      細(xì)菌分解尿素分子用作食物并改善其環(huán)境。這釋放碳酸鹽，其與鈣結(jié)合形成方解石晶體。晶體附著在地面顆粒上，并在數(shù)量和大小上生長 - 在某些情況下達(dá)到幾百微米。脲酶是一種也作為細(xì)菌消化過程的一部分釋放的酶，它可以顯著加速這一過程 - 使反應(yīng)速度提高1000倍 - 最終產(chǎn)品可在數(shù)天甚至數(shù)小時(shí)內(nèi)完成。事實(shí)證明，一旦細(xì)菌惡化，單獨(dú)的脲酶可以分解尿素分子。因?yàn)殡迕冈谶@方面與細(xì)菌一樣有效，研究人員試圖 - 成功地 - 從過程中去除細(xì)菌。LMS教授Lyesse Laloui表示，“'無細(xì)胞'替代方案可以更容易地以更低的成本大規(guī)模使用這種方法。”
      

      可擴(kuò)展的解決方案
      

      該生物膜及其微觀結(jié)構(gòu)的彈性已經(jīng)在各種類型的土壤上進(jìn)行了測試，結(jié)果非常好。作為他們研究的一部分，LMS團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種新的定量觀察方法。他們能夠進(jìn)行X射線顯微斷層掃描分析和三維重建，以便近距離觀察生長機(jī)制和晶體鍵的狀態(tài)。他們特別注意到這些債券的規(guī)模，數(shù)量和方向。這些信息使他們更好地了解了他們的方法在實(shí)踐中的運(yùn)作方式。
      

      生物制品可以在環(huán)境溫度下通過低成本工藝在現(xiàn)場生產(chǎn)，消耗很少的能量。此外，它的使用可以根據(jù)任何給定的建設(shè)項(xiàng)目的需要進(jìn)行調(diào)整。少量的方解石為礫石產(chǎn)生足夠的顆粒彈性，以承受大地震造成的剪切應(yīng)力;它們還可以穩(wěn)定傾斜的表面或支撐現(xiàn)有的基礎(chǔ)。對于較高水平的方解石，生物沉積物可用作建筑材料或用于土壤密封。
      
			

			
        
      
			
      
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