CC BY
7
УДК 574
doi: 10.48612/dnitii/2024_51_40-48
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНОМ ИНЖИНИРИНГЕ
О. М. Преснов * А. Д. Дорошко ** Д. В. Зуева ** Л. П. Матвеев**
* Сибирский Федеральный Университет, г. Красноярск
** Красноярский институт железнодорожного транспорта (филиал) ИрГУПС, г. Красноярск
Аннотация
В наши дни, когда хозяйственная и повседневная деятельность человека приносит изменения в окружающую среду, в том числе и с точки зрения строительной инженерии, использование микробиологических процессов может решить целый ряд задач. Биоцементация или по-дру-гому—««биоцемент»—это новый экологичный подход, который завоевал популярность благодаря низкому энергопотреблению и выбросам углекислого газа по сравнению с существующими технологиями для геотехнических и геоэкологических инженерных применений. Данная методика улучшения грунта, включает в себя связывание порового пространства частиц грунта минералами карбоната кальция путем микробиологического осаждения карбоната кальция в почвенной матрице (MICP) и заполнение порового пространства грунта. Механизм биоцеметации заключается в природной цементации и обезвоживанию
Ключевые слова
Биоцементация; микробиологическая геотехнология; экология, бактерии, кальцит, инфраструктура, экосистема, биоминерализация, улучшение состояния грунта, микроструктура, стабилизация грунта.
Дата поступления в редакцию
10.06.2024
Дата принятия к печати
18.06.2024
грунтов.
Цель данной статьи—представить современное представление о биоцементации для укрепления грунтов. Оценить способы биоцементирования: предварительное смешивание, инъекция, погружение и поверхностное просачивание, определить экономическую и экологическую целесообразность данных технологий.
Введение
Исследователи [1] из Федеральной политехнической школы Лозанны изобрели органический, простой в использовании и дешевый раствор, в состав которого входят бактерии и мочевина. Две этих субстанции вступают в реакцию и создают кристаллы кальцита, которые прочно связывают частицы гравия или песка. Процесс биоцементации происходит при температуре окружающей среды, требует мало энергии и имеет минимальное воздействие углекислого газа (CO2).
Геологические условия часто влияют на проектирование инфраструктурных проектов, таких как прокладка туннелей, строительство дорог, укрепление грунта и благоустройство территорий. Изменения физико-механических свойств грунтов происходят постоянно, сфера строительства неуклонно вносит изменения в климат за счет потребления энергии и выбросов парниковых газов. Кроме этого современные методы укрепления грунтов как правило экономически невыгодны, и не экологичны. Выбросы в атмосферу и загрязнения воздуха также связаны и с производством цемента, в связи с этим строительная индустрия нуждается в искусственной среде с меньшим количеством материалов на основе цемента и более экологичными и инновационными строительными технологиями. В отсутствие природоохранных мероприятий, строительная отрасль внесет невосполнимый урон истощению ресурсов и переполнению свалок.
В настоящее время активно исследуются инновационные подходы замены цементных материалов для укрепления грунтов, таких как биоцементирование. В результате исследователи из различных областей, таких как геология, биотехнология, химическая инженерия, геофизика, экологическая инженерия и гражданское строительство, все чаще используют биоцементацию для улучшения состояния грунта и других важных применений. Процедура биоцементации основана на осаждении карбонатов, вызванном микроорганизмами (MICP) для получения карбоната кальция (CaCOз) для повышения прочности и жесткости гранулированного грунта. Его также можно применять при решении задач в которых необходимо значительно повышает прочность геоструктур на сдвиг на границе раздела фаз.
Эффективность осаждения карбоната кальция обусловлена биологическими, химическими и физическими факторами, такими как ферментативная активность, концентрация цемента и природа грунтового основания.
Однако стоит отметить, что для оптимизации бактериальной активности уреолитических микроорганизмов необходимы соответствующие питательные вещества для получения высокой биомассы, а также для определение конкретных условий MICP, которые помогают получать желаемые полиморфы карбоната кальция во время биоцементации, Немаловажным является оценка жизненного цикла биоцементации, которая используется для определения воздействия любого продукта на окружающую среду. Оценка жизненного цикла количественно определяет и оценивает затраты и результаты, влияющие на окружающую среду.
Западные исследователи [2] провели сравнительный анализ полезности сырья и его воздействия на окружающую среду при биоцементации и сообщили, что ацетат кальция Ca(CHзCOO)2 (источник кальция, необходимый для осаждения карбоната кальция) способствует разрушению озонового слоя почти на 60%, в то время как мочевина CO(NH2)2 (которая является субстратом для катализа уреазы производство и осаждение карбоната кальция) и мелассы (источника питательных веществ для культивирования бактерий) способствуют эвтрофикации морской среды на 38% и 13% соответственно.
Внеклеточные полимерные вещества (EPSs) (ЭПС) представляют собой природные полимеры с высокой молекулярной массой, выделяемые микроорганизмами в окружающую среду [3]. ЭПС устанавливают функциональную и структурную целостность биопленок и считаются фундаментальным компонентом, определяющим физико-химические свойства биопленки [4]. В процессе биоцементации внеклеточные полимерные вещества (ЭПС), выделяемые бактериальными клетками, увеличивают содержание карбоната кальция, который заполняет поры песка и улучшает его затвердевание. ЭПС связывают частицы грунта вместе, создавая более стабильную и связную структуру дисперсного грунта. Микроструктура биоцементированного грунта характеризуется наличием ЭПС, которые образуют сеть из волокон и тяжей по всей поверхности основания.
03
г
м О
-I
м
Э СО
а
< 2 ш О
ш 5 * £
« 5
со £ . о
ч ¡5-
о о
*
Э
о
а
О
* 5
. о
< 5 СО щ I
и
Ш С и а ш
и ш а
Другими словами, процесс микробиологического осаждения карбоната кальция в почвенной матрице обычно проводится с использованием активных бактериальных клеток, выращенных в подходящей среде. После того, как бактериальная культура подготовлена, ее способность вырабатывать уреазу определяется перед смешиванием бактерий с цементирующим раствором и внесением в грунт. Биоминеральные осадки, образующиеся в растворе или слоях грунта, могут выступать в качестве связующего вещества.
Улучшение инженерных свойств дисперсного грунта за счет осаждения кристаллов карбоната кальция может привести к улучшению инженерных свойств грунта, таких как снижение гидравлической проводимости, пористости, прочности на сдвиг, жесткости и неограниченная прочность на сжатие, кроме этого является экологически безопасным, что немаловажно в реалиях сегодняшнего времени.
Сян Цзянь [5] предположил ацетат кальция использовать в будущих исследованиях по биоцементации, поскольку он снижает выбросы аммиака (NH3) на 54% по сравнению со стандартной биоцементацией. При стандартной обработке в качестве источника кальция используется хлорид кальция, что приводит к более чистому способу производства биоцемента. Также отмечается, что цены за единицу продукции этих двух химических веществ сопоставимы (5,3 доллара США за кг хлорида кальция и 5,5 доллара США за кг ацетат кальция).
Биоцементация, как правило, эффективна для повышения стабильности и прочности песчаного и илистого грунта. Эффективность биоцементации в улучшении свойств глинистых и суглинистых грунтах варьируется в зависимости от вида и состояния основания и используемых отдельных микроорганизмов. Кроме того, такие факторы, как рН и влажность грунта, а также наличие дополнительных грунтовых добавок или загрязняющих веществ, могут влиять на эффективность биоцементации. В целом, биоцементирование может быть полезной стратегией для улучшения качества глинистых грунтов, однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять его преимущества и ограничения в различных типах грунтов и ситуациях.
Биопреципитация (биоотделение) карбоната кальция
с помощью процесса MICP, основанного на уреолизе
Среди различных техник микробиологического индуцированного осаждения карбоната кальция (например, фотосинтез, уреолиз (гидролиз мочевины), восстановление сульфатов, аммонификация и денитрификация (восстановление нитратов), уреолиз является наиболее простым способом использования микроорганизмами условий окружающей среды и способствует осаждению карбонатов. Когда подходящие уреолитические бактерии, такие как Sporosarcina pasteurii ранее известная как Bacillus pasteurii из более старых таксономий, которая является грамположительной бактерией со способностью осаждать кальцит и затвердевать песок при наличии источника кальция (например, хлоридом кальция) и мочевины, в процессе микробиологически индуцированного осаждения кальцита или биологической цементации, при получении раствора происходит несколько биогеохимических реакций.
Уреолитические микроорганизмы, добываемые из различных мест, таких как пещеры, почва, кораллы и морская вода, служат микробиологическими агентами для применения микропрепаратов [6]. Активность уреазы определяют путем измерения относительных изменений электропроводности в растворе, содержащем мочевину (1,0 - 1,5М) и бактериальные культуры при комнатной температуре. Единица активности уреазы определяется как количество фермента, который катализирует расщепление 1 мм мочевины в минуту.
Эти уреолитические микроорганизмы способны применяться в инженерной практике для обеспыливания и стабилизации поверхности, защиты прибрежных районов от эрозий, улучшают сцепление и затвердевание грунта, а также удерживают вредные тяжелые металлы.
Микробиологически индуцированное осаждение карбоната кальция, управляемое уреолизом ускоряет процесс биоцементации, позволяя карбонату кальция осаждаться в течение относительно короткого периода времени. Кристаллическая структура карбоната кальция, образованная уреолити-ческими бактериями, приводит к образованию полиморфных форм, таких как кальцит, ватерит и арагонит. Процесс начинается с образования аморфного карбоната кальция, который играет решающую роль в биоминерализации.
За этим следует образование других разнообразных форм карбоната кальция. На результат кристаллизации карбоната кальция могут влиять различные биологические факторы, такие как штаммы бактерий и концентрации клеток, химические-цементирующие реагенты и уровень чистоты и факторы окружающей среды, например, рН и температура. Кальцит является наиболее термодинамически стабильным полиморфизмом карбоната кальция при нормальных условиях и обеспечивает наилучшие результаты для биотехнологии — цементацию. Аморфный карбонат кальция является наименее ^С стабильным полиморфизмом карбоната кальция, но при определенных условиях он может быстро О превращаться в кристаллические минералы карбоната кальция.
Показатели уреолитической активности при осаждении карбоната кальция могут быть повышены за счет дополнительного добавления никеля и гены-переносчики уреазы. Чем сильнее эта метаболическая активность изменяет условия перенасыщения, тем больше вероятность выпадения осадка. Изменения в составе генов уреазы существенно влияют на активность уреазы и способность микробных клеток осаждать кальцит [7].
Биоцементация считается методом уплотнения, который повышает прочность грунта, переводя ее из полностью насыщенного состояния в частично увлажненное. Это также может помочь связать больше ионов металлов, таких как ионы кальция, в одной и той же ионной среде.
СО
Стратегии биоцементационной обработки сь
На сегодняшний день существует 4 методики обработки грунтов биоцементом:
< 2
Способ погружной обработки ш х
Известен как погружение или замачивание грунта, ранее предполагалось что для этой тактики го §
необходима гибкая форма из геотекстиля, однако в большинстве исследований используются шприцы, £0 5
■ О
пробирки или колонки [8 - 10]. Данная технологи более подходит для производства биобетона или для Ч
- и
ремонта трещин, в связи с тем, что карбонат кальция осаждается изнутри, и на внешней части грунто- О и
вых пластов. 3 1
При таком подходе, колонки с грунтом погружаются в резервуар-реактор с механическим приво- 2 о
О о
Ч 1
х
приводит к получению значительно более однородного биоцементированного образца грунта и образо- ^ <и
. о < ^
, ю СО щ О 3 X ¡Е
определенных концентрациях цементации (т. е. 0,25 - 0,75 Мкм) и при повторных обработках с ПСК щ 5
а £ с «и
5= Б
2. а
■ ш
дом, а обработка образцов грунта, приготовленных в полноконтактной форме из гибкого геотекстиля, приводит к получению значительно более однородного биоцементированного образца грунта и образованию однородных остатков карбоната кальция внутри частиц грунта. Таким образом, этот способ может помочь предотвратить образование обычных биозасорителей во время обработки микропорошком.
В результате выявлено [11], что биоцементация грунта может быть значительно улучшена при еделен 6400 кПа.
Способ поверхностной фильтрационной обработки
Заключается в том, что он позволяет цементирующей жидкости и бактериальным культурам проникать в почвенную матрицу. Он используется при простых процедурах заливки или распыления с помощью гравитационного потока и капиллярности.
Просачивание обрабатывающей жидкости через свободно дренирующийся грунт приводит к аналогичной или улучшенной равномерности распределения цементирующего вещества в почвенной матрице по сравнению с грунтом, образцы которого подвергались обработке методом нагнетания под давлением.
Обработку обычно проводят с поверхности гранулированного грунта. Основным преимуществом использования этой обработки для отверждения грунта является его простота. Введение цементирующего раствора и бактериального посева не требует тяжелой техники, благодаря легкому перемещению потока жидкости.
Этот подход является самым экономически выгодным, простым и практичным, однако поверхностная фильтрационная обработка не часто используется для биоцементации грунта, поскольку она малоэффективна на больших глубинах слоев оснований. Такая обработка чаще используется для смягчения эрозии и стабилизации песчаных склонов в ненасыщенных условиях.
Способ обработки впрыском под давлением
Также называется методом промывки или инъекции. Существует две технологии обработки таким образом: впрыск под давлением с остановкой потока и непрерывный впрыск под давлением. Подход с остановкой потока более эффективен, чем с непрерывным потоком, поскольку обеспечивает большую однородность карбоната кальция, в следствии чего генерация происходит по всей глубине грунтовых толщ. В виду чего требуется закачка значительного объема обрабатывающих жидкостей, эта методика лучше всего подходит для крупномасштабных полевых исследований М1СР [12].
Благодаря эффективному распределению цементирующей жидкости способ инъекции может применяться в твердых слоях грунта на больших глубинах. Обрабатывающие жидкости подаются под давлением, чтобы гарантировать, что растворы распределяются по грунтовым слоям с контролируемым расходом. Для достижения успешной фиксации жидкости и пространственного распределения содержания карбоната кальция в грунтовых слоях, необходимо оптимизировать концентрацию биомассы, скорость впрыскивания и уровень рН.
Способ предварительной обработки смеси
Для этой методики необходимо механическое смешивание грунта с бактериальным материалом и химическими растворами. Предварительное смешивание бактерий или цементирующих реагентов с грунтом для улучшения процесса биоцементации может оказаться непрактичным в условиях сложившейся инфраструктуры. Однако эта технология применима при глубоком перемешивании, которое может повысить жизнеспособность клеток.
Применять такой подход можно, когда улучшенный грунт используется в качестве обратной засыпки вокруг инженерных сооружений или в ситуации, когда требуется инженерная засыпка. Предварительное смешивание грунта с бактериальными культурами и цементирующими растворами перед применением других методов обработки может улучшить процесс М1СР.
Кроме этого, добавление раствора хлорида кальция в грунт позволяет раствору действовать как реагенту и инициировать коагуляцию бактериальных клеток перед последующей обработкой М1СР, а также может повысить удельный вес обработанного грунта в три-четыре раза [13].
Основные проблемы, влияющие на биоцементацию
Финансовые затраты
Биоцементация для обработки грунта в полевых условиях является дорогостоящей, и эти затраты следует значительно снизить. Для различных микропрепаратов большинство исследователей используют достаточно бюджетные реагенты, однако высокая стоимость питательных сред является финансовой проблемой для биоцементации и нуждается в решении. Траты на вещества для уреолитических бактерий составляют около 60% от общего объема производства, стоимость процесса М1СР будет расти по мере расширения масштабов применения
Для культивирования бактерий технологией «на месте» требуется большое количество питательных веществ, которые могут быть разработаны из недорогого субстрата, который поддерживал бы хороший уровень уреазы.
В последние годы изучаются способы замены дорогостоящих лабораторных материалов на альтернативные, одним из таких продуктов является пептон бактериологический. Кроме этого исследователи [14 - 16] обнаружили что при культивировании бактерий при помощи бытовых кухонных отходов происходит осаждение ватерита (полиморфа карбоната кальция), то есть они способны являться альтернативным источником питания для культивирования уреолитических бактерий, особенно в больших масштабах.
Образование аммония в процессе уреолиза
Утилизация отходов и борьба с загрязнением окружающей среды часто не берутся во внимание при биоцементации грунта. От того каким является источник кальция, при использовании осаждения карбоната кальцита, необходимо уделять особое внимание нежелательному образованию ионов аммония. Подкисление грунта происходит при резком выбросе значительного количества аммония в окружающую среду. Аммоний — это катион, образующийся в результате реакции между аммиаком и протоном водорода. После биоцементации грунта, остатки при растворении в воде могут превратиться в токсичный газ и аммиак и вызвать сильное загрязнение азотом. Однако, когда концентрация аммония превышает способность к разрушению, это приводит к вредным последствиям для здоровья живых организмов, таких как люди и животные.
Если сточные воды М1СР, попадающие в грунт, не подвергаются очистке, они могут загрязнять грунтовые воды и водные объекты. Высокие уровни содержания аммиака в поверхностных водах способствуют загниванию водорослей, истощают запасы кислорода в воде и приводят к её токсичности.
03
г
м О
-I
м
Э СО
Выводы
Обработка микропорошком нецементированного грунта может улучшить свойства грунта. Исходя из связующей природы микробиологически индуцированного осаждения карбоната кальция и размера пор, пористости и гранулометрического состава биоцементированного грунта, почвенная матрица, обработанная М1СР, будет обладать большой прочностью.
Однако эти технические характеристики могут быть нарушены в результате внешних воздействий окружающей среды. Поэтому важно оценить долговечность и устойчивость биоцементированного грунта.
Научных публикаций на тему долговечности грунта, обработанного М1СР, недостаточно. В отрасли строительства, часто встречаются слабые грунты, при строительстве фундаментов, устройстве
69 О
земляных насыпей, планировки полотна для автомобильных и железных дорог и других объектов инфраструктуры, до проведения обработки эти грунты обладают низкой прочностью. Грунты, обработанные М1СР, дольше сохраняют свои технические характеристики, поскольку они обладают большей прочностью и стабильностью.
Ученые [17] подвергли обработанный образец комплексным циклическим испытаниям с регулируемой температурой от 0 до 6 месяцев, как способ оценки потенциальной долговечности биоцементации и сообщили, что гибридные культуры оказали лучшее воздействие на обработанный грунт по сравнению с отдельными штаммами бактерий. Кроме этого ими сообщалось об увеличении прочности при сжатии (до трех раз) после 6-месячного отверждения грунта в нетемпературных условиях.
Внедрение биотехнологий в отрасль строительства несмотря на возникающие проблемы, целесообразна в виду своей экологичности и финансовой экономии.
Библиографический список
1. Аль-Гити А. А., Мемон З. А., Баласбане А. Т. и др. (2022) Критический анализ для оценки жизненного цикла производства биоцементных материалов и устойчивых решений. Экологичность 14 (3): статья 1920, https://doi.org/10.3390/su14031920.
2. Д. Ревадзе Автономная некоммерческая организация высшего образования «Университет Иннополис». «Хайтек» — новости онлайн, https://hightech.fm/2018/01/25/bacterial-powder.
3. Штаудт С., Хорн Н., Хемпель Д. К., Neu T. R. (декабрь 2004 г.). «Объемные измерения бактериальных клеток и гликоконъюгатов внеклеточного полимерного вещества в биопленках». Биотехнология и биоинженерия. 88 (5): 585 - 592. doi: 10.1002/бит.20241. PMID 15470707.
4. Флемминг Х. К., Вингендер Дж., Грибе Т., Майер С. (21 декабря 2000 г.). «Физико-химические свойства биопленок». У Эванса Л. В. (ред.). Биопленки: последние достижения в их изучении и контроле. CRC Press. стр. 20. ISBN 978-9058230935.
5. Сян Цзянь, Цю Цзянь, Ван И и Гу Х (2022) Ацетат кальция как источник кальция, используемый в биоцементе для улучшения эксплуатационных характеристик и снижения выбросов аммиака. Журнал чистого производства 348: статья 131286, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131286.
6. Ариас Д., ЦистернасЛ. и РивасМ. (2017). Биоминерализация, опосредованная уреолитиче-скими бактериями, применяемая для очистки воды: обзор. Кристаллы 7 (11): https://doi.org/10.3390/ cryst7110345.
7. Эньеди Н. Т., Мако, Котай Л. и др. (2020). Образование аморфного карбоната кальция, вызванное пещерными бактериями. Научные отчеты 10: статья 8696, https://doi.org/10.1038/s41598-020-65667-w.
8. Хоффманн Т. Д., Пейн К. и Гебхард С. (2021) Генетическая оптимизация индуцированного бактериями осаждения кальцита у Bacillus subtilis. Микробные Клеточные фабрики 20(1): статья 214, https://doi.org/10.1186/s12934-021-01704-1.
9. Хан М. Б., Шен Л. и Диаш-да-Коста Д. (2021) Способность биобетона к самовосстановлению в подводной и приливной морской среде. Строительство и строительные материалы 277: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122332.
10. Манзур Т., Рахман Ф., Афроз С., Хук Р. С. и Эфаз И. Х. (2017) Потенциал микробиологически индуцированного процесса осаждения кальцита для повышения долговечности бетона с заполнителем для каменной кладки. Журнал материалов в Гражданское строительство 29 (5): 04016290, https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001799.
11. Манзур Т., Шамс Хук Р., Фази и др. (2019) Улучшают эксплуатационные характеристики кирпичного бетона с использованием микробиологически индуцированного осаждения кальцита. Тематические исследования в области строительных материалов 11: артикул e00248, https://doi. org/10.1016/j.cscm.2019.e00248.
12. Гасеми П. и Монтойя Б. М. (2020) Применение в полевых условиях микробиологического осаждения карбоната кальция на прибрежном песчаном склоне. В Geo-Congress 2020: Биогеотехника (Кавазанджян Э., Хэмблтон Дж.П., Махненко Р. и Бадж А. С. (ред.)). Американское общество инженеров-строителей, Рестон, Вирджиния, США, Специальное издание по геотехнике, 320,стр.141 - 149.
13. Максимович Н. Г., Хайрулина Е. А. Геохимические барьеры и охрана окружающей среды. Пермь: Изд-во ПГУ, 2011. 248 с. URL: http://www.nsi.psu.ru/labs/gtp/stat/2011/0381.pdf.
14. Балабушевич Н. Г., Коваленко Е. А., Михальчук Е. В., Филатова Л. Ю., Володькин Д., Викулина А.С. Адсорбция муцина на микрокристаллах ватерита CaCÜ3 для прогнозирования мукоадгезивных свойств. Журнал Коллоидный интерфейс. Colloid Interface Sci. 2019;545:330-339. doi: 10.1016/j.jcis.2019.03.042.
15. Михальчук Е. В., Басырева Л. Ю., Гусев С. А., Панасенко О. М., Клинов Д. В., Баринов Н. А., Морозова О. В., Москалец А. П., Мальцева Л. Н., Филатова Л. Ю. и др. Активация нейтрофилов микрочастицами муцин-ватерита. Журнал Коллоидный интерфейс. doi: 10.3390/ijms231810579. — DOI — PMC — PubMed. Дата публикации: 2022;23:10579.
16. Мэн Х., Чжу С., Гао Ю., Хэ Дж. и Ван Ю. (2021) Кухонные отходы для культивирования Sporosarcina pasteurii и их применение для борьбы с ветровой эрозией пустынных почв с помощью микробиологически индуцированных карбонатных осадков. "Acta Geotechnica", 16 (12): 4045 - 4059, https://doi.org/10.1007/s11440-021-01334-2.
17. Шарма М., Сатьям Н. и Редди К. Р. (2021) Влияние циклов замораживания-оттаивания на технические свойства биоцементированного песка при различных условиях обработки. Инженерная геология 284: артикул 106022, https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106022.
PROMISING BIOTECHNOLOGIES IN CONSTRUCTION ENGINEERING
O. M. Presnov* A. D. Doroshko ** D. V. Zueva** L. P. Matveev**
* Siberian Federal University, Krasnoyarsk
** Krasnoyarsk Rail Transport Institute — the branch of IrGUPS, Krasnoyarsk
О
ей
1-
и
-Q
с;
ш
1-
S
О
I 1-
и 5
О
z
М
О
-I
М
Э
СО
IL
ЕЗ
S :
< i
СО О
ш I
> J
fO ^ 0J
■ н
ей s
а о
о W и
*
3 S S
О а о ^
О о
Ч 1 X
ЕЗ ш н
в о
< S
ю
СО ш
О
X I
и а
ш S
а £
с а
с
S и а
■ а
О С
Abstract
The Keywords
Biocementation; microbiological geotechnology; ecology, bacteria, calcite, infrastructure, ecosystem, biomineralization, soil improvement, microstructure, soil stabilization.
Nowadays, when economic and daily human activities bring changes to the environment, including from the point of view of construction engineering, the use of microbiological processes can solve a number of problems. Biocementation, or "biocement" in another way, is a new eco-friendly approach that has gained popularity due to low energy consumption and carbon dioxide emissions compared to existing technologies for geotechnical and geoecologi-cal engineering applications. This soil improvement technique involves binding the pore space of soil particles with calcium carbonate minerals by microbiological deposition of calcium carbonate in the soil matrix (MICP) and filling the pore space of the soil. The mechanism of biocemetation consists in natural cementation and dewatering of soils.
Date of receipt in edition
Date of acceptance for printing
10.06.2024
18.06.2024
The purpose of this article is to present a modern understanding of biocementation for soil strengthening. To evaluate the methods of biocementation: pre-mixing, injection, immersion and surface seepage, to determine the economic and environmental feasibility of these technologies.
Ссылка для цитирования:
О. М. Пресное, А. Д. Дорошко, Д. В. Зуева, Л. П. Матвеев. Перспективные биотехнологии в строительном инжиниринге. — Системные технологии. — 2024. — № 2 (51). — С. 40 - 48.
