بیوسیمنتاسیون (Biocementation):

اصلاح بافت خاک توسط باکتری ها

ک محقق علم بیوتکنولوژی همواره به دنبال روش های به کار گیری میکروارگانیسم ها و یا حتی موجودات پرسلولی در جهت بهبود فعالیت های بشری است. در این زمینه رفع آلودگی ها از محیط توسط میکروارگانیسم ها که با عنوان Bioremediation یا بهسازی زیستی یا زیست پالایی شناخته می شود یکی از جنبه های جالب توجه چه برای محققان مربوطه و چه برای اشخاصی است که آشنایی چندانی با بحث های بیولوژیک ندارند. بارها پیش آمده که نگارنده این متن نیز ناخودآگاه برای جلب توجه و علاقمند کردن دانشجویان و یا اشخاص کنجکاو به عالم موجودات تک سلولی یک یا چند مورد از ساده ترین روش های زیست پالایی را مثال زده است.

به تازگی به واسطه یکی از دانشجویان کوشای رشته خاک شناسی که در مقطع کارشناسی ارشد در یکی از دانشگاه های استان اصفهان مشغول به تحصیل است با بحثی جالب در زمینه استفاده از میکروارگانیسم ها در فعالیت های روزمره مهندسی آشنا شدم. موضوع پایان نامه کارشناسی ارشد ایشان کاربرد باکتری هایی خاص در افزایش استحکام خاک و یا اصطلاحاً Biocementation بود. برای این منظور در مراکز علمی مربوطه چندین گروه باکتری مطرح شده اند که دو گروهی که بیشترین امید را جهت کار در مقیاس وسیع پیش روی محققان قرار داده اند عبارتند از:

  • باکتری های دنیتریفیکاتور (شوره بردار)
  • گونه ای از خانواده Bacillaceae با نام علمی Sporosarcina pasteurii

خوشبختانه در کشور ما نیز وجود برخی اساتید علاقمند و نیز مهم تر از آن دانشجویان پویا، تلاشگر و جویای علم روز دنیا زمینه ساز شروع تحقیقات خاص از جمله همین مورد ذکر شده در این مطلب شده است. در پایان نامه دانشجوی مذکور از روشی تحت عنوان MICP (مخفف Microbial Induced Calcite Precipitation) یا رسوب دهی میکروبی کلسیت استفاده شده و اثر آن بر افزایش استحکام چندین نمونه خاک با استفاده از آزمون های خاک شناسی از جمله آزمایش های تک محوری و سه محوری مشخص شده است. باکتری مورد استفاده برای این تحقیق سویه ای خاص از گونه Sporosarcina pasteurii است. این سویه باکتریایی آلکالوفیل یا قلیادوست بوده و فعالیت اوره آزی قابل توجهی دارد. در روش های بهسازی خاک چه در مقیاس آزمایشگاهی (به صورت آزمایشات اختلاطی و یا تزریقی) و چه در مقیاس پایلوت بیومس تهیه شده این باکتری به خاک اضافه می شود و ترکیبات اوره و کلرور کلسیم نیز همراه با باکتری و یا به صورت مجزا اضافه می شوند. این باکتری در خاک اوره را هیدرولیز کرده و در نتیجه ترکیب آمونیم تولید می شود. این آمونیم باعث افزایش pH محیط شده و به این شکل واکنش هایی را در پی خواهد داشت که در نهایت ترکیب کربنات کلسیم و یا همان کلسیت را روی سطح ذرات خاک رسوب می دهد. درصورتی که این رسوب در زمان مناسب و حالت مناسبی بین ذرات خاک ایجاد شود استحکام قابل توجهی به خاک مورد آزمایش می بخشد. البته هنوز تحقیقات در این زمینه در کشور ما نوپاست و باید منتظر نتایج به دست آمده توسط محققان ایرانی برای استفاده در محیط های بومی و با شرایط بهینه باشیم.