一种细菌粉末用于快速稳定砾石表面

EPFL土壤力学实验室开发了一种易于重复的技术，利用细菌和尿素来增强沙质或砾石地形。一系列化学反应导致矿物晶体的快速形成，将地面颗粒结合在一起。

城市地区的大部分可建设土地已经投入使用。为了最大限度地减少长期环境风险和裂缝形成的可能性，通常需要对其进行稳定和加强。解决这个问题的现有方法包括注入混凝土或放下深基础，但这些技术通常不切实际，无利可图或对环境不利。EPFL土壤力学实验室(LMS)的两名研究人员Dimitrios Terzis和Lyesse Laloui提出了一种结合了细菌和尿素的有机，易于使用和低成本的解决方案。这两种物质反应产生方解石晶体，将砾石或沙粒牢固地结合在一起。关于这一有希望和持久的生物治疗的研究刚刚发表在科学报告。

在短短几天内取得了理想的结果

合成方解石晶体需要几种化学反应。对于触发剂，研究人员使用了Sporosarcina pasteurii细菌，他们将其冷冻干燥以便于处理。当细菌散布在地面上时，它们与沙子和砾石颗粒结合，再生并形成保护性粘合剂层。然后细菌用作尿素，一种高度可溶，无毒的合成分子和钙，它们在地上粉碎。

细菌分解尿素分子用作食物并改善其环境。这释放碳酸盐，其与钙结合形成方解石晶体。晶体附着在地面颗粒上，并在数量和大小上生长 - 在某些情况下达到几百微米。脲酶是一种也作为细菌消化过程的一部分释放的酶，它可以显着加速这一过程 - 使反应速度提高1000倍 - 最终产品可在数天甚至数小时内完成。事实证明，一旦细菌恶化，单独的脲酶可以分解尿素分子。因为脲酶在这方面与细菌一样有效，研究人员试图 - 成功地 - 从过程中去除细菌。LMS教授Lyesse Laloui表示，“'无细胞'替代方案可以更容易地以更低的成本大规模使用这种方法。”

可扩展的解决方案

该生物膜及其微观结构的弹性已经在各种类型的土壤上进行了测试，结果非常好。作为他们研究的一部分，LMS团队还开发了一种新的定量观察方法。他们能够进行X射线显微断层扫描分析和三维重建，以便近距离观察生长机制和晶体键的状态。他们特别注意到这些债券的规模，数量和方向。这些信息使他们更好地了解了他们的方法在实践中的运作方式。

生物制品可以在环境温度下通过低成本工艺在现场生产，消耗很少的能量。此外，它的使用可以根据任何给定的建设项目的需要进行调整。少量的方解石为砾石产生足够的颗粒弹性，以承受大地震造成的剪切应力;它们还可以稳定倾斜的表面或支撑现有的基础。对于较高水平的方解石，生物沉积物可用作建筑材料或用于土壤密封。