Суть метода проста — он копирует природные процессы. Ученые выделили из прибрежных почв особые бактерии, которые вырабатывают фермент, запускающий нужную химическую реакцию. Когда эти бактерии добавляют в грунт вместе с особым питательным раствором, они начинают вырабатывать карбонат кальция — тот же самый минерал, из которого состоят мел, известняк и ракушки. Крошечные кристаллы кальцита заполняют пустоты между песчинками и склеивают их, превращая рыхлую почву в каменную структуру.
Ученые создали биоцемент из бактерий для строительства дорог в Арктике
Ученые Института Мирового океана Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали технологию укрепления грунтов с помощью бактерий. Биоцементация позволяет превращать рыхлый песок в прочное основание, подходящее для строительства дорог и промышленных объектов в арктической зоне — там, где другие решения просто не работают. Из-за постоянных замерзаний и оттаиваний грунт регулярно деформируется, а дороги и трубопроводы требуют ремонта.
ДВФУ
Технология, придуманная природой
В лабораторных испытаниях этот метод показал отличные результаты: обработанные образцы грунта становились прочными и не размывались водой.
«Особенно важно, что разработка не наносит вреда природе. В отличие от химических реагентов и цемента, бактерии работают мягко и не загрязняют окружающую среду. Более того, сам процесс биоцементации участвует в связывании углекислого газа из атмосферы — точно так же, как это происходит в природе при формировании известняковых пород. Для хрупкой арктической экосистемы это критически важно: любое строительство в Заполярье должно быть максимально щадящим», — говорит Елена Богатыренко, кандидат биологических наук, заведующая Научно-исследовательской лабораторией морской микробиологии Института Мирового океана ДВФУ.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Где применять биоцемент
У новой технологии множество вариантов практического применения. Нефтегазовые компании могут использовать ее, чтобы укреплять скважины и управлять потоками воды в пластах без использования агрессивной химии. Кроме того, бактериальный метод способен связывать вредные вещества — тяжелые металлы и радиоактивные элементы, — превращая их в безопасные минералы, которые не растворяются в воде и не попадают в почву. Это делает технологию идеальной для очистки загрязненных территорий.
Биоцемент можно использовать при строительстве дорог и дамб в районах вечной мерзлоты, для укрепления склонов и предотвращения оползней. Еще одно направление — самовосстанавливающийся бетон. Если добавить бактерии в бетонную смесь, то при появлении трещин микроорганизмы «проснутся» и заделают повреждения, выделяя все тот же кальцит. Это значительно продлевает срок службы зданий и сооружений в суровом климате. Также технология помогает бороться с пылью на угольных складах и отвалах: бактерии создают на поверхности прочную корку, которая не разрушается ветром и дождем.
Команда исследователей ДВФУ завершила лабораторные испытания, отобрав самые эффективные штаммы бактерий. Следующий этап — промышленные испытания на реальных объектах. По предварительным оценкам, новая технология позволит сократить объемы привозного грунта при строительстве насыпей, снизить затраты на укрепление оснований и минимизировать ущерб для природы.
В рамках реализации стратегического проекта «Научно-производственные технологии Мирового океана, шельфа и Арктики» по программе «Приоритет-2030» ДВФУ ведет комплексные исследования и разработки для технологического обеспечения промышленного освоения арктических территорий.
Загружаем