Mejora del suelo de arena a través de la precipitación de calcita inducida microbiana (MICP) por inmersión

Como tecnología biológica de mejora del suelo, la precipitación de calcita inducida microbianamente (MICP) es capaz de mejorar las propiedades de ingeniería del suelo. Se ha utilizado para mejorar la fuerza, rigidez, y permeabilidad del suelo. La técnica MICP ha ganado mucha atención para la mejora del suelo en todo el mundo^1,2,3,4. La precipitación de carbonato ocurre naturalmente y puede ser inducida por organismos no patógenos que son nativos del ambiente del suelo⁵. La reacción biogeoquímica MICP es impulsada por la existencia de bacterias ureolíticas, urea y una solución rica en calcio^5,6. Sporosarcina pasteurii es una enzima ureasa altamente activa que cataliza la red de reacción hacia la precipitación de la calcita^7,8. El proceso de hidrólisis de urea produce amonio disuelto (NH⁴⁺) y carbonato inorgánico (CO₃^2-). Los iones de carbonato reaccionan con los iones de calcio para precipitarse como cristales de carbonato de calcio. Las reacciones de hidrólisis de urea se muestran aquí:

El caCO₃ precipitado puede unir las partículas de arena para mejorar las propiedades de ingeniería del suelo tratado con MICP. La técnica MICP se ha aplicado en diversas aplicaciones, tales como la mejora de la resistencia y la rigidez del suelo, la reparación del hormigón, y la remediación ambiental^{9,10,11,12, 13 , 14 , 15}.

¹⁶ desarrollaron un método de inmersión para preparar muestras tratadas con MICP. En este método se utilizó un molde flexible de contacto completo hecho de geotextil. El caCO₃ precipitado se distribuyó uniformemente a través de sus muestras tratadas con MICP. ¹⁷ desarrolló un molde rígido de contacto completo para preparar muestras de vigas tratadas con MICP mediante un método de inmersión. La muestra tratada con MICP preparada por este método utilizando un molde de contacto completo rígido puede formar la forma de viga adecuada. La muestra tratada con MICP se dividió en cuatro y se midió el contenido de CaCO_3. El contenido de CaCO₃ osciló entre 8,4 y 1,5% a 9,4 a 1,2% en peso, lo que indicaba que el CaCO₃ se distribuía uniformemente en las muestras tratadas con MICP por el método de inmersión. Estas muestras tratadas con MICP también lograron mejores propiedades mecánicas. Estas biomuestras tratadas con MICP alcanzaron una resistencia a la flexión de 950 kPa, que era similar a la de 20- 25% muestras tratadas con cemento (600- 1300 kPa). ¹⁰ añadió fibra discreta distribuida aleatoriamente en el suelo arenoso y tratada el suelo por el método de inmersión MICP. Encontraron que la resistencia a la cizalladura, la ductilidad y la tensión de falla del suelo tratado con MICP se mejoraron obviamente mediante la adición de fibra adecuada.

El método de inmersión para MICP se ha mejorado continuamente^10,16,17. Este método se puede utilizar para preparar muestras de suelo tratadas con MICP y materiales de construcción prefabricados tratados con MICP, como ladrillos y vigas. Se desarrollaron diferentes dimensiones de geometría del molde de preparación de muestras. Se añadieron fibras en las muestras tratadas con MICP para mejorar sus propiedades. Este protocolo detallado estaba destinado a documentar los métodos de inmersión para el tratamiento MICP.