مروری بر پیشرفتهای اخیر در بیوسمانتاسیون (MICP) برای تثبیت خاک کاربردها چالشها و چشم انداز آینده

فناوری رسوب گذاری میکروبی کربنات کلسیم (Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation - (MICP) به عنوان یکی از رویکردهای نوین در بهسازی خاک طی دو دهه اخیر به طور فزاینده ای در مهندسی ژئوتکنیک مورد توجه قرار گرفته است. این فناوری بر پایه فعالیت آنزیمی میکروارگانیسم های اوره کاه توسعه یافته و با ایجاد رسوب درجا از کربنات کلسیم در فضای بین دانه ای خاک، منجر به تغییر ساختار میکروسکوپی و بهبود رفتار مکانیکی آن می شود. فناوری MICP روشی نوین برای تثبیت خاک و کنترل فرسایش است. در این مقاله مروری مطالعات کلیدی شامل کاربرد، میدانی، روش های ترکیبی B-EICP و PMMRS، باکتری بومی سردسیر و نقش کربنات طبیعی تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که ۱۲ سیکل تیمار MICP فرسایش شیب رسی- شنی را تا ۶۲ کاهش داده و شیب را در برابر بیش از ۲۵۰۰ میلی متر بارندگی پایدار نگه می دارد. روش PMMRS مقاومت فشاری ماسه رسی را تا ۱۵٫۹ مگاپاسکال (۱۹۸) افزایش می رساند. باکتری بومی Lysinibacillus xylanilyticus برای مناطق سردسیر (دمای -۲۰ تا ۲۵ درجه) مناسب است. روش B-EICP با آنزیم استخراجی خاک لومی با ۱۷٪ ریزدانه را تا عمق ۶ سانتی متر تثبیت کرده و مقاومت سطحی بیش از ۱۲۰۰ کیلوپاسکال ایجاد می کند. حضور کربنات طبیعی بازده فرآیند را تا ۲۳٪ و رسوب کربنات را تا ۸۲ افزایش می دهد. چالش های اصلی شامل یکنواختی پایین تیمار، کاهش مقاومت تا ۴۰٪ در چرخه های یخبندان و تولید آمونیوم است. اگرچه مطالعات متعدد افزایش مقاومت برشی، کاهش تراوایی و بهبود عملکرد ژئوتکنیکی خاک را تایید کرده اند، اما نتایج همچنین نشان می دهند که کارایی MICP به شدت وابسته به پارامترهای محیطی، ویژگی های خاک و روش اجرای فرآیند است. علاوه بر این، مسائل مرتبط با یکنواختی، رسوب، تولید محصولات جانبی آمونیومی و عدم قطعیت در مقیاس میدانی از چالش های اساسی این فناوری محسوب می شوند. در این مقاله مطالعات کلیدی اخیر در حوزه های مختلف کاربردی MICP شامل ارزیابی پایداری زیست محیطی، تثبیت خاک های ریزدانه، رفتار خاک های انبساطی، کنترل فرسایش و بهسازی بستر، راه مورد تحلیل انتقادی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که علی رغم پیشرفت های قابل توجه شکاف میان عملکرد آزمایشگاهی و میدانی همچنان قابل توجه است.

کلیدواژه ها:

بیوسمانتاسیون ، تثبیت خاک ، رفتار مکانیکی خاک ، ژئوتکنیک زیستی ، MICP