Grazzi talli żort nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża l-aħħar verżjoni tal-browser (jew titfi l-modalità ta' kompatibilità fl-Internet Explorer). Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, dan is-sit mhux se jinkludi stili jew JavaScript.
It-tempesti tat-trab joħolqu theddida serja għal ħafna pajjiżi madwar id-dinja minħabba l-impatt distruttiv tagħhom fuq l-agrikoltura, is-saħħa tal-bniedem, in-netwerks tat-trasport u l-infrastruttura. B'riżultat ta' dan, l-erożjoni mir-riħ hija kkunsidrata bħala problema globali. Wieħed mill-approċċi li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent biex titrażżan l-erożjoni mir-riħ huwa l-użu ta' preċipitazzjoni karbonata indotta minn mikrobji (MICP). Madankollu, il-prodotti sekondarji tal-MICP ibbażat fuq id-degradazzjoni tal-urea, bħall-ammonja, mhumiex ideali meta jiġu prodotti fi kwantitajiet kbar. Dan l-istudju jippreżenta żewġ formulazzjonijiet ta' batterji tal-format tal-kalċju għad-degradazzjoni tal-MICP mingħajr ma jipproduċi urea u jqabbel b'mod komprensiv il-prestazzjoni tagħhom ma' żewġ formulazzjonijiet ta' batterji tal-aċetat tal-kalċju li ma jipproduċux ammonja. Il-batterji kkunsidrati huma Bacillus subtilis u Bacillus amyloliquefaciens. L-ewwel, ġew determinati l-valuri ottimizzati tal-fatturi li jikkontrollaw il-formazzjoni ta' CaCO3. Imbagħad saru testijiet fil-mina tar-riħ fuq kampjuni ta' duni tar-ramel ittrattati bil-formulazzjonijiet ottimizzati, u tkejlu r-reżistenza għall-erożjoni mir-riħ, il-veloċità tal-limitu tat-tqaxxir, u r-reżistenza għall-bumbardament tar-ramel. L-allomorfi tal-karbonat tal-kalċju (CaCO3) ġew evalwati bl-użu ta' mikroskopija ottika, mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM), u analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X. Il-formulazzjonijiet ibbażati fuq il-format tal-kalċju kellhom prestazzjoni ferm aħjar mill-formulazzjonijiet ibbażati fuq l-aċetat f'termini ta' formazzjoni ta' karbonat tal-kalċju. Barra minn hekk, B. subtilis ipproduċiet aktar karbonat tal-kalċju minn B. amyloliquefaciens. Il-mikrografi SEM urew b'mod ċar it-twaħħil u l-imprinting ta' batterji attivi u inattivi fuq il-karbonat tal-kalċju kkawżati mis-sedimentazzjoni. Il-formulazzjonijiet kollha naqqsu b'mod sinifikanti l-erożjoni mir-riħ.
L-erożjoni mir-riħ ilha rikonoxxuta bħala problema ewlenija li qed jiffaċċjaw reġjuni aridi u semi-aridi bħall-Lbiċ tal-Istati Uniti, il-Punent taċ-Ċina, l-Afrika Saħarjana, u ħafna mill-Lvant Nofsani1. Ix-xita baxxa fi klimi aridi u iper-aridi ttrasformat partijiet kbar ta’ dawn ir-reġjuni f’deżerti, duni tar-ramel, u artijiet mhux ikkultivati. L-erożjoni kontinwa mir-riħ toħloq theddid ambjentali għall-infrastruttura bħal netwerks tat-trasport, art agrikola, u art industrijali, u twassal għal kundizzjonijiet ħżiena tal-għajxien u spejjeż għoljin ta’ żvilupp urban f’dawn ir-reġjuni2,3,4. Importanti, l-erożjoni mir-riħ mhux biss tħalli impatt fuq il-post fejn isseħħ, iżda tikkawża wkoll problemi ta’ saħħa u ekonomiċi f’komunitajiet remoti peress li tittrasporta partiċelli bir-riħ lejn żoni ’l bogħod mis-sors5,6.
Il-kontroll tal-erożjoni mir-riħ jibqa' problema globali. Diversi metodi ta' stabbilizzazzjoni tal-ħamrija jintużaw biex jikkontrollaw l-erożjoni mir-riħ. Dawn il-metodi jinkludu materjali bħall-applikazzjoni tal-ilma7, mulches taż-żejt8, bijopolimeri5, preċipitazzjoni karbonata indotta minn mikrobji (MICP)9,10,11,12 u preċipitazzjoni karbonata indotta minn enzimi (EICP)1. It-tixrib tal-ħamrija huwa metodu standard għas-soppressjoni tat-trab fl-għalqa. Madankollu, l-evaporazzjoni rapida tagħha tagħmel dan il-metodu ta' effettività limitata f'reġjuni aridi u semi-aridi1. L-applikazzjoni ta' komposti tal-mulching taż-żejt iżżid il-koeżjoni tar-ramel u l-frizzjoni interpartiċelli. Il-proprjetà koeżiva tagħhom torbot il-qmuħ tar-ramel flimkien; madankollu, il-mulches taż-żejt joħolqu wkoll problemi oħra; il-kulur skur tagħhom iżid l-assorbiment tas-sħana u jwassal għall-mewt tal-pjanti u l-mikroorganiżmi. Ir-riħa u d-dħaħen tagħhom jistgħu jikkawżaw problemi respiratorji, u l-aktar importanti, l-ispiża għolja tagħhom hija ostaklu ieħor. Il-bijopolimeri huma wieħed mill-metodi ekoloġiċi proposti reċentement għall-mitigazzjoni tal-erożjoni mir-riħ; huma estratti minn sorsi naturali bħal pjanti, annimali u batterji. Il-gomma xanthan, il-gomma guar, il-chitosan u l-gomma gellan huma l-bijopolimeri l-aktar użati komunement f'applikazzjonijiet ta' inġinerija5. Madankollu, il-bijopolimeri li jinħallu fl-ilma jistgħu jitilfu s-saħħa u joħorġu mill-ħamrija meta jkunu esposti għall-ilma13,14. L-EICP intwera li huwa metodu effettiv ta' soppressjoni tat-trab għal varjetà ta' applikazzjonijiet inklużi toroq mhux asfaltati, għadajjar ta' tailings u siti ta' kostruzzjoni. Għalkemm ir-riżultati tiegħu huma inkoraġġanti, xi żvantaġġi potenzjali jridu jiġu kkunsidrati, bħall-ispiża u n-nuqqas ta' siti ta' nukleazzjoni (li jaċċelera l-formazzjoni u l-preċipitazzjoni tal-kristalli CaCO315,16).
L-MICP ġie deskritt għall-ewwel darba fl-aħħar tas-seklu 19 minn Murray u Irwin (1890) u Steinmann (1901) fl-istudju tagħhom dwar id-degradazzjoni tal-urea minn mikro-organiżmi tal-baħar17. L-MICP huwa proċess bijoloġiku naturali li jinvolvi varjetà ta' attivitajiet mikrobjali u proċessi kimiċi fejn il-karbonat tal-kalċju jiġi preċipitat mir-reazzjoni tal-joni tal-karbonat minn metaboliti mikrobjali mal-joni tal-kalċju fl-ambjent18,19. L-MICP li jinvolvi ċ-ċiklu tan-nitroġenu li jiddegrada l-urea (MICP li jiddegrada l-urea) huwa l-aktar tip komuni ta' preċipitazzjoni tal-karbonat indotta mill-mikrobji, fejn l-urease prodotta mill-batterji tikkatalizza l-idroliżi tal-urea20,21,22,23,24,25,26,27 kif ġej:
Fl-MICP li jinvolvi ċ-ċiklu tal-karbonju tal-ossidazzjoni tal-melħ organiku (MICP mingħajr it-tip ta' degradazzjoni tal-urea), il-batterji eterotrofiċi jużaw melħ organiku bħal aċetat, lattat, ċitrat, suċċinat, ossalat, malat u gljossilat bħala sorsi ta' enerġija biex jipproduċu minerali karbonati28. Fil-preżenza ta' lattat tal-kalċju bħala sors ta' karbonju u joni tal-kalċju, ir-reazzjoni kimika tal-formazzjoni tal-karbonat tal-kalċju hija murija fl-ekwazzjoni (5).
Fil-proċess MICP, iċ-ċelloli batteriċi jipprovdu siti ta' nukleazzjoni li huma partikolarment importanti għall-preċipitazzjoni tal-karbonat tal-kalċju; il-wiċċ taċ-ċellula batterika huwa ċċarġjat b'mod negattiv u jista' jaġixxi bħala assorbent għal katjoni divalenti bħal joni tal-kalċju. Billi jiġu assorbiti joni tal-kalċju fuq iċ-ċelloli batteriċi, meta l-konċentrazzjoni tal-joni tal-karbonat tkun suffiċjenti, il-katjoni tal-kalċju u l-anjoni tal-karbonat jirreaġixxu u l-karbonat tal-kalċju jiġi preċipitat fuq il-wiċċ batteriku29,30. Il-proċess jista' jiġi mqassar kif ġej31,32:
Il-kristalli tal-karbonat tal-kalċju bijoġenerati jistgħu jinqasmu fi tliet tipi: kalċit, vaterit, u aragonit. Fost dawn, il-kalċit u l-vaterit huma l-aktar allomorfi komuni tal-karbonat tal-kalċju indotti mill-batterji33,34. Il-kalċit huwa l-aktar allomorfu tal-karbonat tal-kalċju termodinamikament stabbli35. Għalkemm il-vaterit ġie rrappurtat li huwa metastabbli, eventwalment jittrasforma f'kalċit36,37. Il-vaterit huwa l-aktar dens minn dawn il-kristalli. Huwa kristall eżagonali li għandu kapaċità aħjar ta' mili tal-pori minn kristalli oħra tal-karbonat tal-kalċju minħabba d-daqs akbar tiegħu38. Kemm l-MICP degradat bl-urea kif ukoll dak mhux degradat bl-urea jistgħu jwasslu għall-preċipitazzjoni tal-vaterit13,39,40,41.
Għalkemm l-MICP wera potenzjal promettenti fl-istabbilizzazzjoni ta' ħamrija problematika u ħamrija suxxettibbli għall-erożjoni mir-riħ42,43,44,45,46,47,48, wieħed mill-prodotti sekondarji tal-idroliżi tal-urea hija l-ammonja, li tista' tikkawża problemi ta' saħħa ħfief sa severi skont il-livell ta' espożizzjoni49. Dan l-effett sekondarju jagħmel l-użu ta' din it-teknoloġija partikolari kontroversjali, speċjalment meta żoni kbar jeħtieġ li jiġu ttrattati, bħal għas-soppressjoni tat-trab. Barra minn hekk, ir-riħa tal-ammonja hija intollerabbli meta l-proċess jitwettaq b'rati għoljin ta' applikazzjoni u volumi kbar, li jistgħu jaffettwaw l-applikabbiltà prattika tagħha. Għalkemm studji reċenti wrew li l-joni tal-ammonju jistgħu jitnaqqsu billi jiġu konvertiti fi prodotti oħra bħall-istruvite, dawn il-metodi ma jneħħux kompletament il-joni tal-ammonju50. Għalhekk, għad hemm bżonn li jiġu esplorati soluzzjonijiet alternattivi li ma jiġġenerawx joni tal-ammonju. L-użu ta' mogħdijiet ta' degradazzjoni mhux tal-urea għall-MICP jista' jipprovdi soluzzjoni potenzjali li ġiet esplorata ħażin fil-kuntest tal-mitigazzjoni tal-erożjoni mir-riħ. Fattahi et al. investigaw id-degradazzjoni tal-MICP mingħajr urea bl-użu tal-aċetat tal-kalċju u Bacillus megaterium41, filwaqt li Mohebbi et al. użaw l-aċetat tal-kalċju u Bacillus amyloliquefaciens9. Madankollu, l-istudju tagħhom ma ġiex imqabbel ma' sorsi oħra tal-kalċju u batterji eterotrofiċi li fl-aħħar mill-aħħar jistgħu jtejbu r-reżistenza għall-erożjoni mir-riħ. Hemm ukoll nuqqas ta' letteratura li tqabbel il-mogħdijiet tad-degradazzjoni mingħajr urea mal-mogħdijiet tad-degradazzjoni tal-urea fil-mitigazzjoni tal-erożjoni mir-riħ.
Barra minn hekk, ħafna mill-istudji dwar l-erożjoni mir-riħ u l-kontroll tat-trab twettqu fuq kampjuni tal-ħamrija b'uċuħ ċatti.1,51,52,53 Madankollu, l-uċuħ ċatti huma inqas komuni fin-natura milli l-għoljiet u d-depressjonijiet. Huwa għalhekk li d-duni tar-ramel huma l-aktar karatteristika komuni tal-pajsaġġ fir-reġjuni tad-deżert.
Biex jingħelbu n-nuqqasijiet imsemmija hawn fuq, dan l-istudju kellu l-għan li jintroduċi sett ġdid ta' aġenti batteriċi li ma jipproduċux l-ammonja. Għal dan il-għan, ikkunsidrajna mogħdijiet tal-MICP li ma jiddegradawx l-urea. L-effiċjenza ta' żewġ sorsi tal-kalċju (format tal-kalċju u aċetat tal-kalċju) ġiet investigata. Sa fejn jafu l-awturi, il-preċipitazzjoni tal-karbonat bl-użu ta' żewġ kombinazzjonijiet ta' sorsi tal-kalċju u batterji (jiġifieri format tal-kalċju-Bacillus subtilis u format tal-kalċju-Bacillus amyloliquefaciens) ma ġietx investigata fi studji preċedenti. L-għażla ta' dawn il-batterji kienet ibbażata fuq l-enzimi li jipproduċu li jikkatalizzaw l-ossidazzjoni tal-format tal-kalċju u l-aċetat tal-kalċju biex jiffurmaw preċipitazzjoni mikrobjali tal-karbonat. Iddisinjajna studju sperimentali bir-reqqa biex insibu l-fatturi ottimali bħall-pH, it-tipi ta' batterji u s-sorsi tal-kalċju u l-konċentrazzjonijiet tagħhom, il-proporzjon tal-batterji għas-soluzzjoni tas-sors tal-kalċju u l-ħin tat-tqaddid. Fl-aħħar nett, l-effettività ta’ dan is-sett ta’ aġenti batteriċi fis-soppressjoni tal-erożjoni mir-riħ permezz tal-preċipitazzjoni tal-karbonat tal-kalċju ġiet investigata billi twettqu serje ta’ testijiet f’mina tar-riħ fuq duni tar-ramel biex jiġu ddeterminati l-kobor tal-erożjoni mir-riħ, il-veloċità limitu tat-tkissir u r-reżistenza għall-bumbardament tar-riħ tar-ramel, u twettqu wkoll kejl tal-penetrometru u studji mikrostrutturali (eż. analiżi tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X (XRD) u mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM)).
Il-produzzjoni tal-karbonat tal-kalċju teħtieġ joni tal-kalċju u joni tal-karbonat. L-joni tal-kalċju jistgħu jinkisbu minn diversi sorsi tal-kalċju bħal klorur tal-kalċju, idrossidu tal-kalċju, u trab tal-ħalib xkumat54,55. L-joni tal-karbonat jistgħu jiġu prodotti b'diversi metodi mikrobjali bħall-idroliżi tal-urea u l-ossidazzjoni aerobika jew anerobika tal-materja organika56. F'dan l-istudju, l-joni tal-karbonat inkisbu mir-reazzjoni ta' ossidazzjoni tal-format u l-aċetat. Barra minn hekk, użajna melħ tal-kalċju tal-format u l-aċetat biex nipproduċu karbonat tal-kalċju pur, u b'hekk inkisbu biss CO2 u H2O bħala prodotti sekondarji. F'dan il-proċess, sustanza waħda biss isservi bħala sors tal-kalċju u sors tal-karbonat, u ma tiġi prodotta l-ebda ammonja. Dawn il-karatteristiċi jagħmlu s-sors tal-kalċju u l-metodu ta' produzzjoni tal-karbonat li kkunsidrajna promettenti ħafna.
Ir-reazzjonijiet korrispondenti tal-format tal-kalċju u l-aċetat tal-kalċju biex jiffurmaw karbonat tal-kalċju huma murija fil-formuli (7)-(14). Il-formuli (7)-(11) juru li l-format tal-kalċju jinħall fl-ilma biex jifforma aċidu formiku jew format. Għalhekk, is-soluzzjoni hija sors ta' joni ħielsa tal-kalċju u tal-idrossidu (formuli 8 u 9). Bħala riżultat tal-ossidazzjoni tal-aċidu formiku, l-atomi tal-karbonju fl-aċidu formiku jiġu kkonvertiti f'dijossidu tal-karbonju (formula 10). Fl-aħħar mill-aħħar jiġi ffurmat il-karbonat tal-kalċju (formuli 11 u 12).
Bl-istess mod, il-karbonat tal-kalċju jiġi ffurmat mill-aċetat tal-kalċju (ekwazzjonijiet 13–15), ħlief li minflok l-aċidu formiku jiġi ffurmat l-aċidu aċetiku jew l-aċetat.
Mingħajr il-preżenza ta' enzimi, l-aċetat u l-format ma jistgħux jiġu ossidizzati f'temperatura tal-kamra. L-FDH (formate dehydrogenase) u s-CoA (coenzyme A) jikkatalizzaw l-ossidazzjoni tal-format u l-aċetat biex jiffurmaw dijossidu tal-karbonju, rispettivament (Eqs. 16, 17) 57, 58, 59. Diversi batterji huma kapaċi jipproduċu dawn l-enzimi, u batterji eterotrofiċi, jiġifieri Bacillus subtilis (PTCC #1204 (Persian Type Culture Collection), magħruf ukoll bħala NCIMB #13061 (International Collection of Bacteria, Yeast, Phage, Plasmids, Plant Seeds and Plant Cell Tissue Cultures)) u Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), intużaw f'dan l-istudju. Dawn il-batterji ġew ikkultivati ​​f'mezz li fih peptone tal-laħam (5 g/L) u estratt tal-laħam (3 g/L), imsejjaħ brodu nutrijenti (NBR) (105443 Merck).
Għalhekk, tħejjew erba' formulazzjonijiet biex jinduċu l-preċipitazzjoni tal-karbonat tal-kalċju bl-użu ta' żewġ sorsi tal-kalċju u żewġ batterji: format tal-kalċju u Bacillus subtilis (FS), format tal-kalċju u Bacillus amyloliquefaciens (FA), aċetat tal-kalċju u Bacillus subtilis (AS), u aċetat tal-kalċju u Bacillus amyloliquefaciens (AA).
Fl-ewwel parti tad-disinn sperimentali, saru testijiet biex tiġi ddeterminata l-kombinazzjoni ottima li tikseb il-produzzjoni massima ta' karbonat tal-kalċju. Peress li l-kampjuni tal-ħamrija kien fihom karbonat tal-kalċju, ġie ddisinjat sett ta' testijiet ta' evalwazzjoni preliminari biex jitkejjel b'mod preċiż is-CaCO3 prodott mid-diversi kombinazzjonijiet, u ġew evalwati taħlitiet ta' mezz ta' kultura u soluzzjonijiet ta' sors tal-kalċju. Għal kull kombinazzjoni ta' sors tal-kalċju u soluzzjoni ta' batterji definita hawn fuq (FS, FA, AS, u AA), ġew derivati ​​fatturi ta' ottimizzazzjoni (konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju, ħin ta' tqaddid, konċentrazzjoni tas-soluzzjoni ta' batterji mkejla bid-densità ottika tas-soluzzjoni (OD), proporzjon tas-sors tal-kalċju għas-soluzzjoni ta' batterji, u pH) u ntużaw fit-testijiet tal-mina tar-riħ għat-trattament tad-duni tar-ramel deskritti fit-taqsimiet li ġejjin.
Għal kull kombinazzjoni, saru 150 esperiment biex jiġi studjat l-effett tal-preċipitazzjoni tas-CaCO3 u jiġu evalwati diversi fatturi, jiġifieri l-konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju, il-ħin tat-tqaddid, il-valur tal-OD batterjali, il-proporzjon tas-sors tal-kalċju għas-soluzzjoni batterjali u l-pH waqt l-ossidazzjoni aerobika tal-materja organika (Tabella 1). Il-medda tal-pH għall-proċess ottimizzat intgħażlet abbażi tal-kurvi tat-tkabbir ta' Bacillus subtilis u Bacillus amyloliquefaciens sabiex jinkiseb tkabbir aktar mgħaġġel. Dan huwa spjegat f'aktar dettall fit-taqsima tar-Riżultati.
Il-passi li ġejjin intużaw biex jitħejjew il-kampjuni għall-fażi ta' ottimizzazzjoni. Is-soluzzjoni MICP l-ewwel ġiet ippreparata billi ġie aġġustat il-pH inizjali tal-mezz tal-kultura u mbagħad ġiet awtoklavata f'121 °C għal 15-il minuta. Ir-razza mbagħad ġiet inokulata fi fluss ta' arja laminari u miżmuma f'inkubatur li jitħawwad f'30 °C u 180 rpm. Ladarba l-OD tal-batterja laħqet il-livell mixtieq, tħalltet mas-soluzzjoni tas-sors tal-kalċju fil-proporzjon mixtieq (Figura 1a). Is-soluzzjoni MICP tħalliet tirreaġixxi u tissolidifika f'inkubatur li jitħawwad f'220 rpm u 30 °C għal ħin li laħaq il-valur fil-mira. Il-CaCO3 preċipitat ġie separat wara ċentrifugazzjoni f'6000 g għal 5 minuti u mbagħad imnixxef f'40 °C biex jitħejjew il-kampjuni għat-test tal-kalċimetru (Figura 1b). Il-preċipitazzjoni ta' CaCO3 imbagħad ġiet imkejla bl-użu ta' kalċimetru Bernard, fejn it-trab ta' CaCO3 jirreaġixxi ma' 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) biex jipproduċi CO2, u l-volum ta' dan il-gass huwa kejl tal-kontenut ta' CaCO3 (Figura 1c). Biex il-volum ta' CO2 jiġi kkonvertit għal kontenut ta' CaCO3, ġiet iġġenerata kurva ta' kalibrazzjoni billi t-trab pur ta' CaCO3 inħasel b'1 N HCl u ġie pplottjat kontra s-CO2 evolut. Il-morfoloġija u l-purità tat-trab ta' CaCO3 preċipitat ġew investigati bl-użu ta' immaġini SEM u analiżi XRD. Mikroskopju ottiku b'ingrandiment ta' 1000 intuża biex jistudja l-formazzjoni ta' karbonat tal-kalċju madwar il-batterji, il-fażi tal-karbonat tal-kalċju ffurmat, u l-attività tal-batterji.
Il-Baċir ta' Dejegh huwa reġjun magħruf sew bħala reġjun b'erożjoni għolja fil-Provinċja ta' Fars fil-Lbiċ tal-Iran, u r-riċerkaturi ġabru kampjuni tal-ħamrija eroża mir-riħ miż-żona. Il-kampjuni ttieħdu mill-wiċċ tal-ħamrija għall-istudju. Testijiet indikaturi fuq il-kampjuni tal-ħamrija wrew li l-ħamrija kienet ħamrija ramlija magħżula ħażin b'tajn u ġiet ikklassifikata bħala SP-SM skont is-Sistema Unifikata ta' Klassifikazzjoni tal-Ħamrija (USC) (Figura 2a). L-analiżi XRD uriet li l-ħamrija ta' Dejegh kienet magħmula prinċipalment minn kalċit u kwarz (Figura 2b). Barra minn hekk, l-analiżi EDX uriet li elementi oħra bħal Al, K, u Fe kienu wkoll preżenti fi proporzjonijiet iżgħar.
Biex jitħejjew id-duni tal-laboratorju għall-ittestjar tal-erożjoni mir-riħ, il-ħamrija ġiet mgħaffġa minn għoli ta' 170 mm minn ġo lembut b'dijametru ta' 10 mm għal wiċċ sod, li rriżulta f'duna tipika ta' 60 mm fl-għoli u 210 mm fid-dijametru. Fin-natura, id-duni tar-ramel bl-inqas densità huma ffurmati minn proċessi eoljani. Bl-istess mod, il-kampjun ippreparat bl-użu tal-proċedura ta' hawn fuq kellu l-inqas densità relattiva, γ = 14.14 kN/m³, li jifforma kon tar-ramel depożitat fuq wiċċ orizzontali b'angolu ta' mistrieħ ta' madwar 29.7°.
Is-soluzzjoni ottima tal-MICP miksuba fit-taqsima preċedenti ġiet sprejjata fuq l-għolja tad-duni b'rati ta' applikazzjoni ta' 1, 2 u 3 lm-2 u mbagħad il-kampjuni nħażnu f'inkubatur f'temperatura ta' 30 °C (Fig. 3) għal 9 ijiem (jiġifieri l-ħin ottimali tat-tqaddid) u mbagħad ittieħdu għal ittestjar fil-mina tar-riħ.
Għal kull trattament, tħejjew erba’ kampjuni, wieħed għall-kejl tal-kontenut tal-karbonat tal-kalċju u s-saħħa tal-wiċċ bl-użu ta’ penetrometru, u t-tliet kampjuni li fadal intużaw għal testijiet tal-erożjoni bi tliet veloċitajiet differenti. Fit-testijiet tal-mina tar-riħ, l-ammont ta’ erożjoni ġie determinat b’veloċitajiet differenti tar-riħ, u mbagħad il-veloċità limitu tat-tkissir għal kull kampjun ta’ trattament ġiet determinata bl-użu ta’ plott tal-ammont ta’ erożjoni kontra l-veloċità tar-riħ. Minbarra t-testijiet tal-erożjoni mir-riħ, il-kampjuni ttrattati ġew soġġetti għal bumbardament bir-ramel (jiġifieri, esperimenti tal-qbiż). Żewġ kampjuni addizzjonali tħejjew għal dan il-għan b’rati ta’ applikazzjoni ta’ 2 u 3 L m−2. It-test tal-bumbardament bir-ramel dam 15-il minuta b’fluss ta’ 120 gm−1, li jinsab fil-medda ta’ valuri magħżula fi studji preċedenti60,61,62. Id-distanza orizzontali bejn iż-żennuna li tobrox u l-bażi tad-duna kienet ta’ 800 mm, li tinsab 100 mm ’il fuq mill-qiegħ tal-mina. Din il-pożizzjoni ġiet issettjata sabiex kważi l-partiċelli kollha tar-ramel li jaqbżu waqgħu fuq id-duna.
It-test tal-mina tar-riħ sar f'mina tar-riħ miftuħa b'tul ta' 8 m, wisa' ta' 0.4 m u għoli ta' 1 m (Figura 4a). Il-mina tar-riħ hija magħmula minn folji tal-azzar galvanizzat u tista' tiġġenera veloċità tar-riħ sa 25 m/s. Barra minn hekk, konvertitur tal-frekwenza jintuża biex jaġġusta l-frekwenza tal-fann u jżid gradwalment il-frekwenza biex tinkiseb il-veloċità tar-riħ fil-mira. Il-Figura 4b turi d-dijagramma skematika tad-duni tar-ramel imħassra mir-riħ u l-profil tal-veloċità tar-riħ imkejjel fil-mina tar-riħ.
Fl-aħħar nett, biex jitqabblu r-riżultati tal-formulazzjoni MICP mhux urealitika proposta f'dan l-istudju mar-riżultati tat-test ta' kontroll MICP urealitiku, kampjuni tad-duni ġew ippreparati wkoll u ttrattati b'soluzzjoni bijoloġika li fiha urea, klorur tal-kalċju u Sporosarcina pasteurii (peress li Sporosarcina pasteurii għandha kapaċità sinifikanti li tipproduċi urease63). Id-densità ottika tas-soluzzjoni batterjali kienet 1.5, u l-konċentrazzjonijiet ta' urea u klorur tal-kalċju kienu 1 M (magħżula abbażi tal-valuri rakkomandati fi studji preċedenti36,64,65). Il-mezz tal-kultura kien jikkonsisti minn brodu nutrijent (8 g/L) u urea (20 g/L). Is-soluzzjoni batterjali ġiet sprejjata fuq il-wiċċ tad-duni u tħalliet għal 24 siegħa għat-twaħħil tal-batterji. Wara 24 siegħa ta' twaħħil, ġiet sprejjata soluzzjoni ta' simentazzjoni (klorur tal-kalċju u urea). It-test ta' kontroll MICP urealitiku minn hawn 'il quddiem jissejjaħ UMC. Il-kontenut ta' karbonat tal-kalċju f'kampjuni tal-ħamrija ttrattati urealikament u mhux urealikament inkiseb permezz ta' ħasil skont il-proċedura proposta minn Choi et al.66
Il-Figura 5 turi l-kurvi tat-tkabbir ta' Bacillus amyloliquefaciens u Bacillus subtilis fil-mezz tal-kultura (soluzzjoni nutrijenti) b'firxa ta' pH inizjali ta' 5 sa 10. Kif muri fil-figura, Bacillus amyloliquefaciens u Bacillus subtilis kibru aktar malajr f'pH ta' 6-8 u 7-9, rispettivament. Għalhekk, din il-firxa ta' pH ġiet adottata fl-istadju ta' ottimizzazzjoni.
Kurvi tat-tkabbir ta' (a) Bacillus amyloliquefaciens u (b) Bacillus subtilis f'valuri inizjali differenti tal-pH tal-mezz nutrittiv.
Il-Figura 6 turi l-ammont ta’ dijossidu tal-karbonju prodott fil-ġirmetru Bernard, li jirrappreżenta karbonat tal-kalċju preċipitat (CaCO3). Peress li fattur wieħed kien iffissat f’kull kombinazzjoni u l-fatturi l-oħra ġew varjati, kull punt fuq dawn il-graffs jikkorrispondi għall-volum massimu ta’ dijossidu tal-karbonju f’dak is-sett ta’ esperimenti. Kif muri fil-figura, hekk kif il-konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju żdiedet, il-produzzjoni tal-karbonat tal-kalċju żdiedet. Għalhekk, il-konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju taffettwa direttament il-produzzjoni tal-karbonat tal-kalċju. Peress li s-sors tal-kalċju u s-sors tal-karbonju huma l-istess (jiġifieri, format tal-kalċju u aċetat tal-kalċju), aktar ma jiġu rilaxxati joni tal-kalċju, aktar jiġi ffurmat karbonat tal-kalċju (Figura 6a). Fil-formulazzjonijiet AS u AA, il-produzzjoni tal-karbonat tal-kalċju kompliet tiżdied biż-żieda fil-ħin tat-tqaddid sakemm l-ammont ta’ preċipitat kien kważi l-istess wara 9 ijiem. Fil-formulazzjoni FA, ir-rata tal-formazzjoni tal-karbonat tal-kalċju naqset meta l-ħin tat-tqaddid qabeż is-6 ijiem. Meta mqabbla ma’ formulazzjonijiet oħra, il-formulazzjoni FS uriet rata relattivament baxxa ta’ formazzjoni tal-karbonat tal-kalċju wara 3 ijiem (Figura 6b). Fil-formulazzjonijiet FA u FS, 70% u 87% tal-produzzjoni totali tal-karbonat tal-kalċju nkiseb wara tlett ijiem, filwaqt li fil-formulazzjonijiet AA u AS, dan il-proporzjon kien biss madwar 46% u 45%, rispettivament. Dan jindika li l-formulazzjoni bbażata fuq l-aċidu formiku għandha rata ogħla ta' formazzjoni ta' CaCO3 fl-istadju inizjali meta mqabbla mal-formulazzjoni bbażata fuq l-aċetat. Madankollu, ir-rata ta' formazzjoni tonqos hekk kif jiżdied il-ħin tat-tqaddid. Jista' jiġi konkluż mill-Figura 6c li anke f'konċentrazzjonijiet batteriċi 'l fuq minn OD1, m'hemm l-ebda kontribuzzjoni sinifikanti għall-formazzjoni tal-karbonat tal-kalċju.
Bidla fil-volum tas-CO2 (u l-kontenut korrispondenti ta' CaCO3) imkejla mill-kalċimetru Bernard bħala funzjoni ta' (a) konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju, (b) ħin tat-twaħħid, (c) OD, (d) pH inizjali, (e) proporzjon tas-sors tal-kalċju għas-soluzzjoni batterika (għal kull formulazzjoni); u (f) ammont massimu ta' karbonat tal-kalċju prodott għal kull kombinazzjoni ta' sors tal-kalċju u batterji.
Rigward l-effett tal-pH inizjali tal-mezz, il-Figura 6d turi li għal FA u FS, il-produzzjoni ta' CaCO3 laħqet valur massimu f'pH 7. Din l-osservazzjoni hija konsistenti ma' studji preċedenti li l-enzimi FDH huma l-aktar stabbli f'pH 7-6.7. Madankollu, għal AA u AS, il-preċipitazzjoni ta' CaCO3 żdiedet meta l-pH qabeż is-7. Studji preċedenti wrew ukoll li l-medda ottimali tal-pH għall-attività tal-enzima CoA hija minn 8 sa 9.2-6.8. Meta wieħed iqis li l-meded ottimali tal-pH għall-attività tal-enzima CoA u t-tkabbir ta' B. amyloliquefaciens huma (8-9.2) u (6-8), rispettivament (Figura 5a), il-pH ottimali tal-formulazzjoni AA huwa mistenni li jkun 8, u ż-żewġ meded ta' pH jikkoinċidu. Dan il-fatt ġie kkonfermat minn esperimenti, kif muri fil-Figura 6d. Peress li l-pH ottimali għat-tkabbir ta' B. subtilis huwa 7-9 (Figura 5b) u l-pH ottimali għall-attività tal-enzima CoA huwa 8-9.2, ir-rendiment massimu ta' preċipitazzjoni ta' CaCO3 huwa mistenni li jkun fil-medda ta' pH ta' 8-9, li huwa kkonfermat mill-Figura 6d (jiġifieri, il-pH ottimali tal-preċipitazzjoni huwa 9). Ir-riżultati murija fil-Figura 6e jindikaw li l-proporzjon ottimali tas-soluzzjoni tas-sors tal-kalċju għas-soluzzjoni batterika huwa 1 kemm għas-soluzzjonijiet tal-aċetat kif ukoll tal-format. Għal tqabbil, il-prestazzjoni ta' formulazzjonijiet differenti (jiġifieri, AA, AS, FA, u FS) ġiet evalwata abbażi tal-produzzjoni massima ta' CaCO3 taħt kundizzjonijiet differenti (jiġifieri, konċentrazzjoni tas-sors tal-kalċju, ħin ta' tqaddid, OD, proporzjon tas-sors tal-kalċju għas-soluzzjoni batterika, u pH inizjali). Fost il-formulazzjonijiet studjati, il-formulazzjoni FS kellha l-ogħla produzzjoni ta' CaCO3, li kienet madwar tliet darbiet dik tal-formulazzjoni AA (Figura 6f). Saru erba' esperimenti ta' kontroll mingħajr batterji għaż-żewġ sorsi tal-kalċju u ma ġiet osservata l-ebda preċipitazzjoni ta' CaCO3 wara 30 jum.
L-immaġini tal-mikroskopija ottika tal-formulazzjonijiet kollha wrew li l-vaterite kienet il-fażi ewlenija li fiha ffurma l-karbonat tal-kalċju (Figura 7). Il-kristalli tal-vaterite kienu sferiċi fil-forma69,70,71. Instab li l-karbonat tal-kalċju preċipitat fuq iċ-ċelloli batteriċi minħabba li l-wiċċ taċ-ċelloli batteriċi kien iċċarġjat b'mod negattiv u seta' jaġixxi bħala assorbent għal katjoni divalenti. Jekk nieħdu l-formulazzjoni FS bħala eżempju f'dan l-istudju, wara 24 siegħa, il-karbonat tal-kalċju beda jifforma fuq xi ċelloli batteriċi (Figura 7a), u wara 48 siegħa, in-numru ta' ċelloli batteriċi miksija bil-karbonat tal-kalċju żdied b'mod sinifikanti. Barra minn hekk, kif muri fil-Figura 7b, il-partiċelli tal-vaterite setgħu jiġu skoperti wkoll. Fl-aħħar, wara 72 siegħa, numru kbir ta' batterji dehru li kienu marbuta mal-kristalli tal-vaterite, u n-numru ta' partiċelli tal-vaterite żdied b'mod sinifikanti (Figura 7c).
Osservazzjonijiet bil-mikroskopija ottika tal-preċipitazzjoni ta' CaCO3 f'kompożizzjonijiet ta' FS matul iż-żmien: (a) 24, (b) 48 u (ċ) 72 siegħa.
Biex tiġi investigata aktar il-morfoloġija tal-fażi preċipitat, twettqu analiżijiet tad-diffrazzjoni bir-raġġi-X (XRD) u SEM tat-trabijiet. L-ispettri XRD (Fig. 8a) u l-mikrografi SEM (Fig. 8b, c) ikkonfermaw il-preżenza ta' kristalli tal-vaterite, peress li kellhom forma ta' ħass u ġiet osservata korrispondenza bejn il-qċaċet tal-vaterite u l-qċaċet tal-preċipitat.
(a) Paragun tal-ispettri tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X ta' CaCO3 iffurmat u vaterite. Mikrografi SEM ta' vaterite b'ingrandiment ta' (b) 1 kHz u (ċ) 5.27 kHz, rispettivament.
Ir-riżultati tat-testijiet tal-mina tar-riħ huma murija fil-Figura 9a, b. Mill-Figura 9a jidher li l-veloċità limitu tal-erożjoni (TDV) tar-ramel mhux trattat hija ta’ madwar 4.32 m/s. Bir-rata ta’ applikazzjoni ta’ 1 l/m² (Figura 9a), l-inklinazzjonijiet tal-linji tar-rata tat-telf tal-ħamrija għall-frazzjonijiet FA, FS, AA u UMC huma bejn wieħed u ieħor l-istess bħal għad-duna mhux trattat. Dan jindika li t-trattament b’din ir-rata ta’ applikazzjoni mhuwiex effettiv u hekk kif il-veloċità tar-riħ taqbeż it-TDV, il-qoxra rqiqa tal-ħamrija tisparixxi u r-rata tal-erożjoni tad-duna hija l-istess bħal għad-duna mhux trattat. L-inklinazzjoni tal-erożjoni tal-frazzjoni AS hija wkoll aktar baxxa minn dik tal-frazzjonijiet l-oħra b’axxiżi aktar baxxi (jiġifieri TDV) (Figura 9a). Il-vleġeġ fil-Figura 9b jindikaw li bil-veloċità massima tar-riħ ta’ 25 m/s, ma seħħet l-ebda erożjoni fid-duni ttrattati bir-rati ta’ applikazzjoni ta’ 2 u 3 l/m². Fi kliem ieħor, għal FS, FA, AS u UMC, id-duni kienu aktar reżistenti għall-erożjoni mir-riħ ikkawżata mid-depożizzjoni ta' CaCO³ bir-rati ta' applikazzjoni ta' 2 u 3 l/m² milli bil-veloċità massima tar-riħ (jiġifieri 25 m/s). Għalhekk, il-valur TDV ta' 25 m/s miksub f'dawn it-testijiet huwa l-limitu aktar baxx għar-rati ta' applikazzjoni murija fil-Figura 9b, ħlief għall-każ ta' AA, fejn it-TDV huwa kważi ugwali għall-veloċità massima tal-mina tar-riħ.
Test tal-erożjoni mir-riħ (a) Telf ta' piż kontra l-veloċità tar-riħ (rata ta' applikazzjoni 1 l/m2), (b) Veloċità limitu tat-tqattigħ kontra r-rata ta' applikazzjoni u l-formulazzjoni (CA għall-aċetat tal-kalċju, CF għall-format tal-kalċju).
Il-Figura 10 turi l-erożjoni tal-wiċċ tad-duni tar-ramel ittrattati b'formulazzjonijiet u rati ta' applikazzjoni differenti wara t-test tal-bumbardament bir-ramel u r-riżultati kwantitattivi huma murija fil-Figura 11. Il-każ mhux trattat mhux muri għaliex ma wera l-ebda reżistenza u ġie kompletament erodat (telf totali tal-massa) matul it-test tal-bumbardament bir-ramel. Jidher ċar mill-Figura 11 li l-kampjun ittrattat bil-bijokompożizzjoni AA tilef 83.5% tal-piż tiegħu bir-rata ta' applikazzjoni ta' 2 l/m2 filwaqt li l-kampjuni l-oħra kollha wrew inqas minn 30% erożjoni matul il-proċess tal-bumbardament bir-ramel. Meta r-rata ta' applikazzjoni żdiedet għal 3 l/m2, il-kampjuni ttrattati kollha tilfu inqas minn 25% tal-piż tagħhom. Fiż-żewġ rati ta' applikazzjoni, il-kompost FS wera l-aħjar reżistenza għall-bumbardament bir-ramel. Ir-reżistenza massima u minima għall-bumbardament fil-kampjuni ttrattati bl-FS u l-AA tista' tiġi attribwita għall-preċipitazzjoni massima u minima ta' CaCO3 tagħhom (Figura 6f).
Riżultati tal-bumbardament ta' duni tar-ramel ta' kompożizzjonijiet differenti b'rati ta' fluss ta' 2 u 3 l/m2 (il-vleġeġ jindikaw id-direzzjoni tar-riħ, is-slaleb jindikaw id-direzzjoni tar-riħ perpendikolari għall-pjan tat-tpinġija).
Kif muri fil-Figura 12, il-kontenut ta' karbonat tal-kalċju tal-formuli kollha żdied hekk kif ir-rata tal-applikazzjoni żdiedet minn 1 L/m² għal 3 L/m². Barra minn hekk, fir-rati kollha tal-applikazzjoni, il-formula bl-ogħla kontenut ta' karbonat tal-kalċju kienet FS, segwita minn FA u UMC. Dan jissuġġerixxi li dawn il-formuli jista' jkollhom reżistenza tal-wiċċ ogħla.
Il-Figura 13a turi l-bidla fir-reżistenza tal-wiċċ ta' kampjuni tal-ħamrija mhux ittrattati, ta' kontroll u ttrattati mkejla bit-test tal-permeametru. Minn din il-figura, huwa evidenti li r-reżistenza tal-wiċċ tal-formulazzjonijiet UMC, AS, FA u FS żdiedet b'mod sinifikanti biż-żieda fir-rata tal-applikazzjoni. Madankollu, iż-żieda fis-saħħa tal-wiċċ kienet relattivament żgħira fil-formulazzjoni AA. Kif muri fil-figura, il-formulazzjonijiet FA u FS ta' MICP mhux degradat bl-urea għandhom permeabilità tal-wiċċ aħjar meta mqabbla ma' MICP degradat bl-urea. Il-Figura 13b turi l-bidla fit-TDV bir-reżistenza tal-wiċċ tal-ħamrija. Minn din il-figura, huwa evidenti b'mod ċar li għal duni b'reżistenza tal-wiċċ akbar minn 100 kPa, il-veloċità limitu tat-tneħħija tal-ilma se taqbeż il-25 m/s. Peress li r-reżistenza tal-wiċċ in situ tista' titkejjel faċilment bil-permeametru, dan l-għarfien jista' jgħin biex jiġi stmat it-TDV fin-nuqqas ta' ttestjar fil-mina tar-riħ, u b'hekk iservi bħala indikatur tal-kontroll tal-kwalità għall-applikazzjonijiet fuq il-post.
Ir-riżultati tas-SEM huma murija fil-Figura 14. Il-Figuri 14a-b juru l-partiċelli mkabbra tal-kampjun tal-ħamrija mhux trattat, li jindika b'mod ċar li huwa koeżiv u m'għandu l-ebda twaħħil jew simentazzjoni naturali. Il-Figura 14c turi l-mikrografu SEM tal-kampjun ta' kontroll ittrattat b'MICP degradat bl-urea. Din l-immaġni turi l-preżenza ta' preċipitati ta' CaCO3 bħala polimorfi tal-kalċita. Kif muri fil-Figuri 14d-o, is-CaCO3 preċipitat jgħaqqad il-partiċelli flimkien; kristalli sferiċi tal-vaterite jistgħu jiġu identifikati wkoll fil-mikrografi SEM. Ir-riżultati ta' dan l-istudju u studji preċedenti jindikaw li r-rabtiet ta' CaCO3 iffurmati bħala polimorfi tal-vaterite jistgħu wkoll jipprovdu saħħa mekkanika raġonevoli; ir-riżultati tagħna juru li r-reżistenza tal-wiċċ tiżdied għal 350 kPa u l-veloċità tas-separazzjoni tal-limitu tiżdied minn 4.32 għal aktar minn 25 m/s. Dan ir-riżultat huwa konsistenti mar-riżultati ta' studji preċedenti li l-matriċi ta' CaCO3 preċipitat bl-MICP hija vaterite, li għandha saħħa mekkanika raġonevoli u reżistenza għall-erożjoni mir-riħ13,40 u tista' żżomm reżistenza raġonevoli għall-erożjoni mir-riħ anke wara 180 jum ta' espożizzjoni għall-kundizzjonijiet ambjentali tal-post13.
(a, b) Mikrografi SEM ta' ħamrija mhux trattata, (ċ) Kontroll tad-degradazzjoni tal-urea MICP, (df) Kampjuni ttrattati bl-AA, (gi) Kampjuni ttrattati bl-AS, (jl) Kampjuni ttrattati bl-FA, u (mo) Kampjuni ttrattati bl-FS b'rata ta' applikazzjoni ta' 3 L/m2 f'ingrandimenti differenti.
Il-Figura 14d-f turi li wara t-trattament b'komposti AA, il-karbonat tal-kalċju ġie preċipitat fuq il-wiċċ u bejn il-qmuħ tar-ramel, filwaqt li ġew osservati wkoll xi qmuħ tar-ramel mhux miksija. Għall-komponenti AS, għalkemm l-ammont ta' CaCO3 iffurmat ma żdiedx b'mod sinifikanti (Fig. 6f), l-ammont ta' kuntatti bejn il-qmuħ tar-ramel ikkawżati minn CaCO3 żdied b'mod sinifikanti meta mqabbel mal-komposti AA (Fig. 14g-i).
Mill-Figuri 14j-l u 14m-o jidher ċar li l-użu tal-format tal-kalċju bħala sors tal-kalċju jwassal għal żieda ulterjuri fil-preċipitazzjoni tas-CaCO3 meta mqabbel mal-kompost AS, li huwa konsistenti mal-kejl tal-miter tal-kalċju fil-Figura 6f. Dan is-CaCO3 addizzjonali jidher li jiġi depożitat prinċipalment fuq il-partiċelli tar-ramel u mhux neċessarjament itejjeb il-kwalità tal-kuntatt. Dan jikkonferma l-imġiba osservata qabel: minkejja d-differenzi fl-ammont ta' preċipitazzjoni tas-CaCO3 (Figura 6f), it-tliet formulazzjonijiet (AS, FA u FS) ma jvarjawx b'mod sinifikanti f'termini ta' prestazzjoni anti-eoljana (riħ) (Figura 11) u reżistenza tal-wiċċ (Figura 13a).
Sabiex jiġu viżwalizzati aħjar iċ-ċelloli batteriċi miksija b'CaCO3 u l-impronta batterika fuq il-kristalli preċipitati, ittieħdu mikrografi SEM b'ingrandiment għoli u r-riżultati huma murija fil-Figura 15. Kif muri, il-karbonat tal-kalċju jippreċipita fuq iċ-ċelloli batteriċi u jipprovdi n-nuklei meħtieġa għall-preċipitazzjoni hemmhekk. Il-figura turi wkoll ir-rabtiet attivi u inattivi indotti minn CaCO3. Jista' jiġi konkluż li kwalunkwe żieda fir-rabtiet inattivi mhux neċessarjament twassal għal aktar titjib fl-imġiba mekkanika. Għalhekk, iż-żieda fil-preċipitazzjoni ta' CaCO3 mhux neċessarjament twassal għal saħħa mekkanika ogħla u x-xejra tal-preċipitazzjoni għandha rwol importanti. Dan il-punt ġie studjat ukoll fix-xogħlijiet ta' Terzis u Laloui72 u Soghi u Al-Kabani45,73. Biex tiġi esplorata aktar ir-relazzjoni bejn ix-xejra tal-preċipitazzjoni u s-saħħa mekkanika, huma rakkomandati studji MICP bl-użu ta' immaġini µCT, li huwa lil hinn mill-ambitu ta' dan l-istudju (jiġifieri, l-introduzzjoni ta' kombinazzjonijiet differenti ta' sors ta' kalċju u batterji għal MICP mingħajr ammonja).
CaCO3 induċa rabtiet attivi u inattivi f'kampjuni ttrattati b'(a) kompożizzjoni AS u (b) kompożizzjoni FS u ħalla marka ta' ċelloli batteriċi fuq is-sediment.
Kif muri fil-Figuri 14j-o u 15b, hemm film ta' CaCO3 (skont l-analiżi EDX, il-kompożizzjoni perċentwali ta' kull element fil-film hija karbonju 11%, ossiġnu 46.62% u kalċju 42.39%, li hija qrib ħafna tal-perċentwal ta' CaCO3 fil-Figura 16). Dan il-film ikopri l-kristalli tal-vaterite u l-partiċelli tal-ħamrija, u jgħin biex tinżamm l-integrità tas-sistema ħamrija-sediment. Il-preżenza ta' dan il-film ġiet osservata biss fil-kampjuni ttrattati bil-formulazzjoni bbażata fuq il-format.
It-Tabella 2 tqabbel is-saħħa tal-wiċċ, il-veloċità limitu tad-distakkament, u l-kontenut ta' CaCO3 bijoindutt ta' ħamrija ttrattata b'mogħdijiet MICP li jiddegradaw l-urea u dawk li ma jiddegradawx l-urea fi studji preċedenti u f'dan l-istudju. Studji dwar ir-reżistenza għall-erożjoni mir-riħ ta' kampjuni ta' duni ttrattati bl-MICP huma limitati. Meng et al. investigaw ir-reżistenza għall-erożjoni mir-riħ ta' kampjuni ta' duni li jiddegradaw l-urea ttrattati bl-MICP bl-użu ta' blower tal-weraq,13 filwaqt li f'dan l-istudju, kampjuni ta' duni li ma jiddegradawx l-urea (kif ukoll kontrolli li jiddegradaw l-urea) ġew ittestjati f'mina tar-riħ u ttrattati b'erba' kombinazzjonijiet differenti ta' batterji u sustanzi.
Kif jidher, xi studji preċedenti kkunsidraw rati għoljin ta' applikazzjoni li jaqbżu l-4 L/m213,41,74. Ta' min jinnota li rati għoljin ta' applikazzjoni jistgħu ma jkunux faċilment applikabbli fil-qasam minn perspettiva ekonomika minħabba l-ispejjeż assoċjati mal-provvista tal-ilma, it-trasport u l-applikazzjoni ta' volumi kbar ta' ilma. Rati ta' applikazzjoni aktar baxxi bħal 1.62-2 L/m2 kisbu wkoll saħħa tal-wiċċ pjuttost tajba sa 190 kPa u TDV li jaqbeż il-25 m/s. Fl-istudju preżenti, duni ttrattati b'MICP ibbażat fuq il-format mingħajr degradazzjoni tal-urea kisbu saħħa tal-wiċċ għolja li kienu komparabbli ma' dawk miksuba bil-mogħdija tad-degradazzjoni tal-urea fl-istess firxa ta' rati ta' applikazzjoni (jiġifieri, kampjuni ttrattati b'MICP ibbażat fuq il-format mingħajr degradazzjoni tal-urea setgħu wkoll jiksbu l-istess firxa ta' valuri tas-saħħa tal-wiċċ kif irrappurtat minn Meng et al., 13, Figura 13a) b'rati ta' applikazzjoni ogħla. Jista' jidher ukoll li bir-rata ta' applikazzjoni ta' 2 L/m2, ir-rendiment tal-karbonat tal-kalċju għall-mitigazzjoni tal-erożjoni mir-riħ b'veloċità tar-riħ ta' 25 m/s kien ta' 2.25% għall-MICP ibbażat fuq il-format mingħajr degradazzjoni tal-urea, li huwa qrib ħafna tal-ammont meħtieġ ta' CaCO3 (jiġifieri 2.41%) meta mqabbel mad-duni ttrattati bil-MICP ta' kontroll bid-degradazzjoni tal-urea bl-istess rata ta' applikazzjoni u l-istess veloċità tar-riħ (25 m/s).
Għalhekk, minn din it-tabella jista' jiġi konkluż li kemm il-mogħdija tad-degradazzjoni tal-urea kif ukoll il-mogħdija tad-degradazzjoni mingħajr urea jistgħu jipprovdu prestazzjoni pjuttost aċċettabbli f'termini ta' reżistenza tal-wiċċ u TDV. Id-differenza ewlenija hija li l-mogħdija tad-degradazzjoni mingħajr urea ma fihiex ammonja u għalhekk għandha impatt ambjentali aktar baxx. Barra minn hekk, il-metodu MICP ibbażat fuq il-format mingħajr degradazzjoni tal-urea propost f'dan l-istudju jidher li jaħdem aħjar mill-metodu MICP ibbażat fuq l-aċetat mingħajr degradazzjoni tal-urea. Għalkemm Mohebbi et al. studjaw il-metodu MICP ibbażat fuq l-aċetat mingħajr degradazzjoni tal-urea, l-istudju tagħhom inkluda kampjuni fuq uċuħ ċatti9. Minħabba l-grad ogħla ta' erożjoni kkawżata mill-formazzjoni ta' rewwixti madwar il-kampjuni tad-duni u x-shear li jirriżulta, li jirriżulta f'TDV aktar baxx, l-erożjoni mir-riħ tal-kampjuni tad-duni hija mistennija li tkun aktar ovvja minn dik ta' uċuħ ċatti bl-istess veloċità.