Sınırsız Sıkıştırma Testleri için Özel 3D Baskılı Kalıplar Kullanılarak Sporosarcina pasteurii Biyoçimento Tuğlalarının Üretimi ve Analizi

Sporosarcina pasteurii , üreyi karbonat ve amonyuma parçalayan ürolitik bir bakteridir. Karbonat, kalsiyum karbonat oluşturmak için kalsiyum ile birleşir ve biyoçimento üretmek için çevredeki parçacıkları birbirine bağlayan bir kristal kafes oluşturur. Bu, sıkıştırma testine uygun biyoçimento tuğlaları oluşturmak için 3D baskılı kalıpları kullanmak için uygun bir protokoldür.

Çimento, evlerin temellerinden tarihi anıtlara ve yollara kadar dünya çapında birçok yapıda kullanılan önemli bir yapı malzemesidir. Dünya çapında kritik ve bol miktarda bulunan bir malzemedir. Bununla birlikte, geleneksel çimento üretimi, insan yapımı atmosferik CO_2'ye önemli bir katkıda bulunur ve bu da sera gazı emisyonlarına ve iklim değişikliğine yol açar. Mikrobiyal olarak indüklenen kalsit çökeltme (MICP), Sporosarcina pasteurii veya diğer bakterilerin geleneksel çimento kadar güçlü bir çimento malzemesi ürettiği, ancak biyobetonun karbon nötr olduğu biyolojik bir süreçtir. Biyobeton üretmek için bu MICP yöntemi umut verici bir teknolojidir ve şu anda birçok şirket, ülke ve araştırma grubu tarafından aktif olarak araştırılmaktadır. Burada sunulan protokol, toprak veya kumun akışlı MICP işlemi için özel olarak tasarlanmış, yeniden kullanılabilir, 3D baskılı kalıplar kullanır ve sınırlandırılmamış sıkıştırma testleri için standart spesifikasyonları karşılayan silindirik tuğlalar üretir. Bireysel, bağımsız, rezervuar tepeli kalıplar, birden fazla değişkenin ve replikasyonun uygun paralel testine izin verir. Bu protokol, S. pasteurii MICP reaksiyonunu ve biyocement silindirik tuğlalar oluşturmak için 3D baskılı kalıpların oluşturulmasını, montajını ve kullanımını ana hatlarıyla belirtir.

Beton, dünya çapında inşaat projeleri için ana yapı malzemesidir ^1,2. Bir çalışma, çimentonun sadece suyun ardından dünyada en çok tüketilen ikinci malzeme olduğunu buldu³. Her yıl yaklaşık 4,1 milyar ton çimento üretilmektedir ^4,5. Çimentonun geleneksel üretimi, işlenmesi ve uygulanması, yıllık küresel CO₂ emisyonlarının yaklaşık %8'ine neden olmaktadır⁶. Geleneksel çimento üretiminin yüksek talebi ve buna rağmen zarar verici etkileri nedeniyle, çimentolama için yeni bir karbon nötr yöntem, küresel sürdürülebilirlik hedefleri ^7,8,9,10 için en önemli önceliktir.

Biyocementasyon, katı bir yüzey veya yapı oluşturmak için kullanılabilecek bir çimento, yapıştırıcı veya madde üretmek için mikroorganizmaları kullanma işlemidir ^1,11. En iyi tanımlanmış biyocementasyon işlemi, kalsiyum karbonatı çökeltmek için ürolitik bakterilerin kullanılmasını ve partiküllerin sertleştirilmiş bir çimento malzemesine^{bağlanmasını içerir 12,13}.

Geleneksel çimentoya çevre dostu bir alternatif düşünüldüğünde, alternatifin çimento için mukavemet beklentilerini de karşılaması gerekir. Sınırsız sıkıştırma testi, bir kayanın, yapı malzemesinin veya toprak numunesinin¹⁴ kesme mukavemetini belirlemek için kullanılan analitik bir ölçümdür. Etkili kesme testi için numune, 1:2 çap-yükseklik oranı ve silindirik bir şekil¹⁵ içeren endüstri standartlarına göre hazırlanmalıdır. Bu standartları karşılamak ve bir MICP protokolünün yürütülmesinde verimliliği artırmak için özel olarak tasarlanmış bir 3D baskılı kalıp oluşturuldu. Bu özel olarak tasarlanmış kalıplar, sıralı MICP işlemlerinin akış yoluyla uygulanmasına ve drenajına izin verir. Bakteri kültürü ve sementasyon çözeltisi, daha sonra kalıbın içinden geçen ve kalıbın tabanındaki ağ kaplı bir açıklıktan geçen üst rezervuara kolayca uygulanabilir. Kalıplar, bir beher veya başka bir atık toplama kabının üzerine dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Çimentolu tuğlanın kolayca kalıptan çıkarılmasını sağlamak için kalıp dikey olarak ikiye bölünür. Kalıbın çerçevesine yapıştırılmış sekiz mıknatıs ile bir arada tutulur ve mıknatısların MICP çözeltilerine maruz kalmasından kaynaklanan hasarları önlemek için epoksi ile kapatılır. İki yarım ayrıca, kalıbı sızdırmaz hale getirmeye ve sızıntıyı önlemeye yardımcı olan bir lastik conta yerleştirmek için bir iç oluk içerir. Silindirik kalıbın iç tarafında, 3 inç yüksekliğinde bir tuğla üretmek için kum/toprak için doldurma seviyesini gösteren bir oluk vardır; Bu oluğun üzerindeki boşluğun, arıtma solüsyonlarının uygulanması için bir rezervuar olarak kullanılması amaçlanmıştır. Kalıbın iç kısmındaki alt açıklığın üzerine yerleştirilen bir tel örgü parçası, inşa edildiğinde kum veya toprağın kalıbın altından düşmesini önler. Ek olarak, uygulanan çözeltilerin eşit bir şekilde dağıtılmasına yardımcı olmak ve oluşan tuğlanın, sınırlandırılmamış sıkıştırma testi sonuçlarını etkileyebilecek herhangi bir keskin çıkıntı olmadan düz bir tepeye sahip olmasını sağlamak için kumun veya toprağın üstüne bir tel örgü parçası yerleştirilir.

Kalıplar, bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanılarak tasarlandı ve CAD dosyasından (Ek Dosya 3 ve Ek Dosya 4) bir STL dosyası (Ek Dosya 1 ve Ek Dosya 2) oluşturuldu. Bu STL dosyası 3D yazıcı programına yüklendi ve ardından yazdırıldı. Kalıplar basıldıktan sonra, 3D yazıcıdan üretilen destek malzemesini çıkarmak için bir su jeti sistemi kullanıldı ve son 3D baskılı yapı bırakıldı. Kalıptaki kumu/toprağı sıkıştırmaya ve düz bir üst yüzey oluşturmaya yardımcı olmak için bir sıkıştırma cihazı yazdırmak için dosya da dahil edilmiştir.

Kullanılan reaktiflerin, ekipmanın ve yazılımın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Çözeltilerin ve ortamın hazırlanması

1. Beyin-Kalp İnfüzyonu (BHI) - üre ortamı (1 L)
   1. Bir terazi kullanarak 37 g BHI tozunu tartın ve 1 L'lik bir şişeye veya behere ekleyin.
   2. Bir terazi kullanarak 20 g üre tartın ve BHI tozu içeren aynı 1 L'lik şişeye veya behere ekleyin.
      DİKKAT: Üre içeren herhangi bir malzemeye otoklav yapmayın veya ağartıcı eklemeyin. Üre, uçucu bir gaz olarak zararlı olabilen ve zehirli hardal gazı oluşturmak için ağartıcı ile reaksiyona girebilen amonyağa parçalanır. Tüm atıkları kurumun güvenlik protokollerine göre tehlikeli atık olarak atın.
   3. BHI tozu ve üre içeren 1 L'lik şişeyi veya kabı 1 L_H2Oile doldurun.
   4. Karıştırın ve filtreleyin: ortamı 0.45 μM'lik bir filtre ile otoklavlanmış bir şişe veya behere sterilize edin.
2. Sementasyon çözeltisi (1 L)
   1. Bir terazi kullanarak 20 g üre tartın ve 1 L'lik bir şişeye veya behere ekleyin.
   2. Bir terazi kullanarak 10 g_NH4Cl (amonyum klorür) tartın ve üre içeren aynı 1 L'lik şişeye veya behere ekleyin.
      DİKKAT: Amonyum klorür içeren herhangi bir malzemeye otoklav yapmayın veya ağartıcı eklemeyin. Amonyum klorür, uçucu bir gaz olarak zararlı olabilen ve zehirli hardal gazı oluşturmak için ağartıcı ile reaksiyona girebilen amonyak gazı ile bir denge oluşturacaktır. Tüm atıkları kurumunuzun güvenlik protokollerine göre tehlikeli atık olarak atın.
   3. Bir terazi kullanarak 49 g CaCl_{4.2H 2}O (kalsiyum klorür) tartın ve üre ve amonyum klorür içeren aynı 1 L'lik şişeye veya behere ekleyin.
   4. Üre, amonyum klorür ve kalsiyum klorür içeren 1 L'lik şişeyi veya kabı 1 L H₂O ile doldurun.
      NOT: Bu çözelti sterilize edilmemiştir; Taze hazırlayın ve 48 saat içinde kullanın.
3. Tuğla baskı ve hazırlama (MICP işleminden birkaç gün önce yapılır)
   1. Tuğla kalıbı için STL dosyasını (Ek Dosya 1) ve sıkıştırma cihazını (Ek Dosya 2) 3D yazıcı için uygun programa yükleyin.
      NOT: Kullanılan belirli program, farklı bir 3D yazıcı kullanılarak farklı olabilir. Kullanmakta olduğunuz yazıcı için uygun programı kullanın.
   2. Kalıpları ve sıkıştırma cihazlarını yazdırın (Şekil 1).
   3. Kalıpları yazıcı gereksinimlerine göre işleyin.
   4. Kalıptaki uygun mıknatıs yuvalarının her birine bir mıknatıs yerleştirin, yüklerin kalıbın iki yarısı birbirini çekecek ve itmeyecek şekilde yerleştirildiğinden emin olun
   5. Mıknatıslar uygun şekilde yerleştirildikten sonra, her bir mıknatısı epoksi ile kapatın.
   6. İki adet 1,5 inç çapında tel örgü çemberi seçin ve bir kenara koyun.

2. Tuğla hazırlama (Gün 0)

NOT: Bir tuğlanın hazırlanması ile ilgili detaylar burada verilmiştir.

1. Filtre, 150 mL BHI-üre ortamını sterilize eder. 250 mL'lik bir şişeyi otoklavlayın.
2. 250 mL çimentolama çözeltisi hazırlayın; otoklavlanmış 250 mL'lik şişeye koymayın.
3. BHI üre agar içeren bir Petri kabı üzerinde S. pasteurii izole çizgi kültürü hazırlayın ve 30 ° C'de 24-48 saat inkübe edin (donmuş gliserol stoğundan S. pasteurii ).
4. S. pasteurii başlangıç kültürü (1. Gün)
   1. Bir kültür tüpüne 1.6 mL BHI-Üre ortamı ekleyerek 1.6 mL'lik bir başlangıç kültürü yapın.
   2. Kültürü, Gün 0 çizgi plakasından 1 koloni ile aşılayın.
   3. Başlangıç kültürünü gece boyunca 30 °C'de bir çalkalayıcıda (150 rpm) büyütün.
5. Kültür büyümesi (2. gün)
   1. Büyümeyi doğrulamak için başlangıç kültürünü inceleyin (artan bulanıklık olarak belirgindir).
   2. 250 mL otoklavlanmış şişeye 40 mL BHI-üre ortamı ekleyin. 1.6 mL başlangıç kültürünü şişeye dökün. 30 °C'de 7 saat inkübe edin ve çalkalayın.
   3. Şişeye 40 mL daha BHI-üre ortamı ekleyin. Şişeyi gece boyunca (~ 20 saat) 16 ° C'de bir çalkalayıcıya yerleştirin.
6. S. pasteurii ile tuğla tedavisi (3. Gün)
   1. Gece boyunca kültür şişesine 40 mL ilave bir BHI-üre ortamı ekleyin ve S. pasteurii'yi 20 ° C'de inkübe etmeye devam edin.
7. Tuğla kalıpları hazırlayın (3. Gün) (bkz. Şekil 2).
   1. Lastik contaları kalıpların üzerindeki uygun boşluklara yerleştirin. Contaların sızdırmaz olduğundan ve tüm mıknatısların bağlandığından emin olarak kalıpların iki yarısını bağlayın.
   2. Kumun kalıptaki delikten düşmesini önlemek için silindirik tuğla kalıbın altına bir daire ince tel örgü ekleyin.
   3. Kalıbı, kalıbın iç kısmındaki çizgiye kadar kum veya başka bir malzeme ile doldurun ve sıkıca bastırın.
   4. Tüm üst yüzeyi kaplamak için kumun üstüne başka bir tel örgü çemberi yerleştirin ve tekrar sıkıştırın.
   5. Akışı yakalamak için kalıbı bir atık kabının üzerine yerleştirin.
8. Tedavi prosedürü (3. Gün)
   1. Kumun üzerine 40 mL S. pasteurii kültürü dökün ve ıslanmasına izin verin. 45 dakika bekleyin.
   2. Kumun üzerine 80 mL çimentolama solüsyonu dökün. 30 dakika bekleyin.
   3. Kumun üzerine 40 mL S. pasteurii kültürü dökün. 30 dakika bekleyin.
   4. Kumun üzerine 80 mL çimentolama solüsyonu dökün. 30 dakika bekleyin.
   5. Kumun üzerine 40 mL S. pasteurii kültürü dökün. 30 dakika bekleyin.
   6. Kumun üzerine 80 mL çimentolama solüsyonu dökün. Tuğlayı en az 48 saat veya kum kuru görünene kadar yalnız bırakın.
9. Nihai ürünü kontrol edin (5. Gün).
   1. Kalıbı ikiye bölerek ve mıknatıslardan gelen basıncı serbest bırakarak kalıpları dikkatlice açın. Tuğlayı yavaşça kalıptan çıkarın.
      NOT: Kum ıslak görünüyorsa, tuğlayı kalıptan çıkarmadan önce kalıbın bir veya iki gün daha kuruması gerekecektir (tuğla ne kadar kuru olursa, çıkarılması o kadar kolay olur).
   2. Sıkıştırma testi yapmadan önce 3 hafta kurumaya devam etmek için tuğlayı bir kağıt havlu üzerine yerleştirin.
10. Küflerin temizlenmesi (5.Gün)
    1. Tuğla kalıptan çıkarıldıktan sonra, contaları ve tel örgüyü kalıbın her iki yarısından ayırın.
    2. Su ile durulamadan önce tel örgüyü 24 saat boyunca %70 etanol içeren bir çözeltiye batırın. Ağı temizlemek için hafif ovma gerekebilir.
    3. Kalıpları %70 etanol ile durulayın ve yumuşak kıllı bir fırça, sünger veya başka bir temizleme cihazı ile en az 3 kez ovalayın; Daha sonra sabun ve su ile temizleyin ve ardından havayla kurutun
    4. Contaları %70 etanol ile durulayın ve ardından sabun ve suyla temizleyin, ardından havayla kurutun.

3. Sıkıştırma testi (25. Gün)

1. Sınırsız bir sıkıştırma testi¹⁶ kullanarak tüm tuğlaları mukavemet açısından analiz edin.
   1. Tuğlanın dairesel uçlarının düz ve eşit olduğundan emin olun. Uçlar düz değilse, yüzeyleri düzleştirmek için bir dosya veya başka bir cihaz kullanın.
      NOT: Tel örgü doğru uygulanmışsa, tuğlanın uçları çoğunlukla düz olmalıdır. Doğru bir mukavemet ölçümü sağlamak için tuğlanın uçlarının mümkün olduğunca eşit olması çok önemlidir.
2. Fermuarlı veya kapalı bir plastik torbaya bir tuğla yerleştirin ve tuğlayı, pürüzsüz, düz bir kapsama alanı elde etmek için tuğlanın düz yüzleri bir dikişle örtülmeyecek şekilde plastik torbaya yerleştirin.
3. Tuğlayı alt yükleme plakasına yerleştirin. Tuğlanın üzerine düz ve eşit bir yükleme plakası yerleştirin.
4. Sınırlandırılmamış sıkıştırma test makinesi ile tuğlaya yaklaşık 1 pound basınç uygulayın.
5. Dijital okumanın darasını alın.
6. Tuğlanın tamamen yapısal arızası elde edilene kadar makine özelliklerine göre sürekli olarak artan yük uygulayın.
7. Her tuğla için maksimum ağırlık taşıma yükünü kaydedin. Sonuçları değerlendirmek için istenen istatistiksel analizi gerçekleştirin.

3D baskılı kalıbın yapısı Şekil 1 ve Şekil 2'de görülebilir. Olumlu sonuçlar, kalıptan çıkarıldığında şeklini koruyan ve 3 haftalık kurumayı takiben, dokunmadan minimum malzeme kaybıyla kolayca işlenebilen sağlam bir yapı olarak görünen bir tuğla olarak görülmelidir. Tuğla sağlam değilse ve dokunma veya hareketten dolayı ufalanma veya önemli malzeme kaybı varsa, ortam veya kültür hazırlığında bir hata yapılmış olabilir. Pozitif ve negatif tuğla sonuçlarının örnekleri Şekil 3'te görülebilir.

Şekil 4'te gösterildiği gibi, kalıplar aynı anda iki farklı alt tabakayı test etmek için kullanıldı: kaba ve ince kum. Kaba kum kullanılarak toplam dört tuğla ve ince kum kullanılarak dört tuğla, burada özetlenen S. pasteurii protokolü kullanılarak yapıldı ve sınırlandırılmamış sıkıştırma testine tabi tutuldu. S. pasteurii kullanılarak biyoçimentolu toprakların sınırlandırılmamış basınç dayanımının daha önce belgelenmiş sonuçları, toprak veya kum tipine ve S. pasteurii^17'nin üreaz aktivitesine bağlı olarak 48-12.400 kPa'lık bir aralığı göstermektedir. Kaba kum tuğlaları için ortalama maksimum yük 95.125 PSI (655 kPa) iken, ince kum tuğlaları ortalama maksimum 49.625 PSI (321.46 kPa) yüke dayandı. Gerektiğinde herhangi bir sayıda kalıbı kolayca 3D yazdırma yeteneği, tüm değişkenlerin aynı anda test edilmesine izin vererek olası varyasyonları en aza indirdi.

Şekil 1: Tuğla kalıp. Bu şekil, 3D baskılı kalıplar için 3D baskı haritasını göstermektedir. Kalıbın her yarısı ayrı ayrı basılır. Kalıp işleminden sonra, mıknatıslar belirlenen sekiz noktaya yerleştirilir ve epoksi ile kapatılır. Kalıpların iç yüzeyi, iki yarının birleştiği iki girintili alan içerir. Kauçuk conta malzemesi, kalıp için su geçirmez bir sızdırmazlık sağlamak için bu girintili alanlara uyacak şekilde kesilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Kalıp yapımı, işleme ve kalıptan çıkarma. Bu şekil, kalıpların montajı ve tuğla numuneleri oluşturmak için adım adım süreci özetlemektedir: Adım 1: Kalıp, conta malzemesinin dosya özelliklerine göre kesilmesi, 16 mıknatısın her birinin belirtilen deliklere yerleştirilmesi ve epoksi ile kapatılmasıyla monte edilir. Adım 2: Contalar kalıptaki uygun girintilere yerleştirilir. Adım 3: Kalıbın iki yarısı birbirine bağlanır. Adım 4: (a) Alt deliği kapatmak için kalıbın üstünden dairesel bir tel örgü parçası sokulur ve kumun düşmesini önler; (b) Kalıbın iç kısmında işaretlenen doldurma çizgisine kadar kalıba kum veya toprak eklenir; (c) Kum veya toprağın üzerine ikinci bir dairesel tel örgü parçası yerleştirilir; (d) Tuğla için düz ve eşit bir üst tabaka sağlayarak, tel örgünün üst tabakasına sıkıca bastırmak için bir sıkıştırma cihazı kullanılır. Adım 5: Kumlu kalıp, akış çözeltisini toplamak için bir beherin veya başka bir kabın üzerine yerleştirilir. Adım 6: Protokole uygun olarak tedaviler uygulanır. Adım 7: Kuruma süresinden sonra kalıp yan tarafına yerleştirilir ve kalıbın üst yarısı alt yarısından dikkatlice ayrılır. Gerekirse, tuğlanın kalıbın alt yarısında tek parça halinde kaldırılacak kadar katılaşana kadar kurumaya devam etmesine izin verilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Tuğla protokolünü takiben beklenen sonuçlar. (A), net kenarlar ve sağlam bir silindirik yapı ile karakterize edilen beklenen pozitif sonucu gösterir. (B), parçalanma ve yapısal stabilite eksikliği ile karakterize edilen beklenen olumsuz sonucu gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Sıkıştırma testi. Bu şekil, 3D baskılı kalıplar kullanılarak aynı anda üretilen sekiz tuğla için sınırsız sıkıştırma testinin sonuçlarını sunmaktadır. Kaba kum ortalama 95.125 PSI mukavemet ile sonuçlanırken, ince kum ortalama 49.625 PSI idi. Hata çubukları standart sapmayı gösterir. İstatistiksel analiz için p değerini hesaplamak için bir Student t-testi yapıldı. Kaba alt tabaka ile yapılan tuğlalar, ince parçacık boyutlu alt tabaka ile yapılanlardan önemli ölçüde daha güçlüydü (p değeri < 0.005). Tüm tuğlalar aynı partiden çözeltilerle muamele edildi ve deneysel tutarsızlıkları en aza indirmek için aynı koşullar altında kurutuldu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 1: Kalıp için STL dosyası. Bu dosya, kalıp tasarımı için 3D baskı STL dosyasını içerir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 2: Sıkıştırma cihazı için STL dosyası. Bu dosya, sıkıştırma cihazı için 3D baskı STL dosyasını içerir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 3: Kalıp CAD dosyası. Bu dosya, kalıp tasarımı için CAD dosyasını sağlar. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Dosya 4: Sıkıştırma cihazı CAD dosyası. Bu dosya, sıkıştırma cihazı tasarımı için CAD dosyasını içerir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Kritik adımlar
Bu biyocementasyon protokolü, sınırlandırılmamış sıkıştırma testi için uygun olan biyoçimentolu silindirik tuğlalar üretmek için S. pasteurii MICP'yi kullanır. Sınırsız sıkıştırma testi için en kritik faktörlerden biri, numunenin şekli ve yapısıdır. Silindir ürününün üst ve alt kısmının düz olduğundan ve tuğla yüksekliğinin mümkün olduğunca 3 inç'e yakın olduğundan emin olun; 3 inçlik yükseklik işaretinin biraz üzerine çıkmak, altına girmekten daha iyidir. Kumun/toprağın çökmesi nedeniyle tedaviler uygulanırken bir miktar yükseklik kaybı vardır; Bu nedenle, ilk işlemden önce kalıbın biraz fazla doldurulması önerilir. İşlemlerden önce kumun/toprağın üstüne yerleştirilen tel örgü çemberi, uygulanan solüsyonun dağıtılmasına ve daha düz bir yüzey oluşturulmasına yardımcı olur¹⁶. Kalıpların, ağın ve contaların iyice temizlenmesi, gelecekteki tuğlaların çapraz kontaminasyon risklerini en aza indirmek için çok önemlidir. Ağın temizlenmesi veya yeni ağ kullanılması da önemlidir, çünkü zamanla biyoçimentolaşır/tıkanır ve temizlenmezse veya değiştirilmezse akış hızını azaltabilir^13,17.

Değişiklikler/sorun giderme

Kalıp
Araştırmacı ihtiyaçlarını karşılamak için başka birçok baskı cihazı ve malzemesi kullanılabilir. CAD dosyası ayrıca farklı ihtiyaçları karşılamak ve daha büyük, daha küçük veya alternatif kalıp şekilleri üretmek için değiştirilebilir. Ek olarak, herhangi bir conta malzemesi veya mıknatıs kullanılabilir; CAD dosyasındaki boyutları karşıladıklarından emin olun veya CAD dosyasını farklı ihtiyaçları karşılayacak şekilde değiştirin. Tel örgü ayrıca farklı bir ağ veya potansiyel olarak filtre kağıdı ile değiştirilebilir; Gözeneklerin, partiküllerin düşmesini durduracak kadar küçük olduğundan emin olun. Parçacıklar alt açıklıktan düşerse, bu genellikle tel örgünün yanlış yerleştirilmesinden ve ağ ile kalıp arasında bir boşluk bulunmasından kaynaklanır. Ağın yerleşimini kontrol edin. Uygulanan solüsyonlarda kalıpların kenarlarından önemli ölçüde sızıntı varsa, bu muhtemelen conta malzemesiyle ilgili bir sorundur. Kesme işleminde bir sorun olmuş olabilir veya contalar yanlış yerleştirilmiş olabilir. Yerleşimin ayarlanması sorunu çözmezse, yeni contaların kesilmesi gerekebilir. Kalıplarda çapraz kontaminasyon gözlenirse, kalıpların, ağın veya contaların %70 etanol çözeltilerine batırılması veya bunların yeni kalıplar, ağ veya contalarla değiştirilmesi^{gerekebilir 14,15}.

MICP (Micp)
MICP uygulama süreci, farklı ihtiyaçları karşılamak için değiştirilebilir, yani şişelerin/beherlerin/vb. değiştirilmesi. Kültür işlemi, açıklanan plaka yöntemini gerektirmez; Burada bir gliserol stoğundan sıvı kültür veya başka herhangi bir kültür yöntemi uygulanabilir¹². İşlemler, otomatik pipetleyiciler kullanılarak veya dereceli bir silindirden dökülerek veya hacmin kontrolüne izin veren başka herhangi bir yolla toprak örneğine uygulanabilir. Bazen bakteri kültürleri uygun şekilde büyümeyebilir; Bu, inkübasyondan sonra bulanıklık eksikliği ile not edilebilir. Böyle bir durumda, kültürleme sürecini yeni bir koloni veya başlangıç kültürü ile yeniden başlatın. Her bir tuğlaya¹⁶ uygulanan bakteri konsantrasyonunu kontrol etmek ve belgelemek için OD600 veya koloni sayımlarını ölçen bir miktar belirleme adımı tavsiye edilir.

Sınırlama
Bu, birkaç gün süren ve başlamadan önce hazırlık gerektiren uzun bir süreçtir. 1. Gün protokolü başladıktan sonra deneyi duraklatmak için herhangi bir fırsat yoktur.

Mana
Bu protokol, jeoteknik uygulamalar için biyoçimentolama tekniklerini test edebilmek için bir araç sağlayarak, sınırlandırılmamış basınç dayanımı testi için uygun silindirik biyoçimento tuğlaları üretme yöntemini ana hatlarıyla belirtir^13,17.

Gelecekteki uygulamalar
Bu protokolün önemi, proseste birden fazla değişkeni aynı anda test ederken biyocementasyon protokollerini optimize etmedeki verimliliğinde yatmaktadır. Yeniden kullanılabilir kalıplar, sınırlandırılmamış sıkıştırma testi için kullanılan belirli boyutlarda silindirik tuğlaların oluşumuna izin verir ve kalıpların üst kısmındaki rezervuarlar, MICP çözeltilerinin, çözeltileri yavaş yavaş uygulamak yerine toplu olarak uygulanmasına izin verirken kalıptaki malzeme boyunca hareket etmelerini beklerken. Herhangi bir sayıda bireysel kalıp basılabilir ve paralel olarak kullanılabilir, bu da çimentolama çözeltisinin kimyasal bileşimindeki değişiklikler veya farklı mikroorganizmaların kullanımı gibi farklı değişkenlerin kolayca karşılaştırılmasına olanak tanır. Kalıplar, akış atığının toplanması için bir kabın üzerine oturacak şekilde tasarlandığından, akış bakteri sayısı, pH, iyon içeriği veya diğer herhangi bir test değişkeni için ölçülebilir ve değerlendirilebilir. Üreaz enzimini eksprese etmek için genetik olarak tasarlanmış Escherichia coli'nin MICP yeteneklerinin değerlendirilmesi gibi bazı çalışmalar, farklı bakteri suşlarının veya farklı plazmit yapılarının doğrudan karşılaştırılmasına vurgu yaparak, kalsiyum tükenmesini ölçerek çökelme kinetiğini ölçmüştür; Bu protokol, bu tür bir değerlendirme veya optimizasyon araştırması için idealdir¹⁸.

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir. Bu el yazması kamuya açıklanmak üzere onaylanmıştır. PA numarası: USAFA-DF-2024-777. Bu yazıda ifade edilen görüşler yazarlara aittir ve ABD Hükümeti'nin, Savunma Bakanlığı'nın veya Hava Kuvvetleri Bakanlığı'nın resmi konumunu veya politikasını temsil etmek zorunda değildir.

Bu materyal, Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri Akademisi ve Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı tarafından FA7000-24-2-0005 (MG) anlaşma numarası altında desteklenen araştırmalara dayanmaktadır. A.B.D. Hükümeti, üzerindeki herhangi bir telif hakkı işaretine bakılmaksızın, Hükümet amaçları için yeniden baskıları çoğaltma ve dağıtma yetkisine sahiptir.