Urease active bioslurry: a novel soil improvement approach based on microbially induced carbonate precipitation: Fid-Bau Portal

Urease active bioslurry: a novel soil improvement approach based on microbially induced carbonate precipitation

Cheng, Liang

This paper presents a novel approach for soil stabilization by microbially induced carbonate precipitation (MICP) using a new urease active catalyzer, named herein as “bioslurry”. The bioslurry, which was produced from the reaction between bacterial culture and 400 mmol/L of CaCl 2 and urea, is pre-formed urease active crystals consisting of CaCO 3 plus imbedded urease active bacterial cells. By mixing the bioslurry with sand, more than 95% of the bioslurry was retained in the soil matrix as a result of the mechanical trapping mechanism, leading to high resistance to flushing with a low-salinity solution. The retained urease activity of bioslurry was uniformly distributed along the sand matrix, resulting in a rather uniform CaCO 3 precipitation. Through repeated treatments with a cementation solution, the unconfined compressive strength of bioslurry treated sand was significantly improved due to the effective CaCO 3 precipitation at the contact points of soil grains. Scanning electron microscopy analysis carried out on the bioslurry treated sand revealed that the induced large rhombohedral CaCO 3 crystals were localized around the bioslurry spherical fine crystals. The overall outcome of this work is that soil biocementation using the new bioslurry approach is controllable, reproducible, and homogeneous.

Cet article présente une approche novatrice pour la stabilisation des sols par précipitation des carbonates induite par voie microbienne (microbially induced carbonate precipitation, MICP) en utilisant un nouveau catalyseur actif uréase, appelée ici la « boue-bio ». La boue-bio qui a été produite de la réaction entre la culture bactérienne et 400 mmol/L de CaCl 2 et de l’urée, est composée de cristaux actifs uréase préformée consistant en CaCO 3 ainsi que des cellules bactériennes actives uréases incrustées. En mélangeant la boue-bio avec du sable, plus de 95 % de la boue-bio a été maintenue dans la matrice du sol en raison du mécanisme de piégeage mécanique, conduisant à une haute résistance au rinçage d’une solution à faible salinité. L’activité uréase retenue de la boue-bio a été uniformément répartie le long de la matrice de sable, ce qui entraîne une précipitation assez uniforme de CaCO 3 . Grâce à des traitements répétés avec une solution de cimentation, la résistance en compression non confinée de sable traité à la boue-bio a été significativement améliorée en raison des précipitations en CaCO 3 efficaces au niveau des points de contact des grains de sol. L’analyse par microscopie électronique à balayage du sable traité à la boue-bio a révélé que les grands cristaux induits de CaCO 3 rhomboédriques ont été localisés autour des fins cristaux sphériques de la boue-bio. Le résultat global de ce travail est que la biocimentation du sol en utilisant la nouvelle approche de boue-bio est contrôlable, reproductible et homogène. [Traduit par la Rédaction]