[發明專利]微生物的生物粘固

無效

• 申請號: 200580048031.3
• 申請日: 2005-12-20
• 公開（公告）號: CN101119942A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 愛德華·斯坦尼斯洛·K;拉夫·CR;維基·W;賽爾瓦·馬特拉·瓊瑪·AT
• 申請（專利權）人: 墨道什大學;方解石技術有限公司
• 主分類號: C04B24/00
• 分類號: C04B24/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種利用尿素酶的微生物資源，如能夠產生尿素酶的細菌來生產高強度水泥的方法。本發明還涉及由本發明方法生產的水泥的各種應用。

背景技術

產尿素酶細菌通常被用于調解可滲透物質的表面和表面下的區域。這個大家已知的礦物堵漏過程，已被用于石油工業，因為在石油工業中，加工過的物質由于滲透性和多孔性的降低減少了液體的流動，這樣可能會增加石油從儲油庫中的回復和/或限制污染物從溢出位置擴散。

礦物堵漏是由于尿素酶降解尿素得到的產物氨會增加pH值，而該pH值的增加會引起沉淀。然而，當這些礦物堵漏減少地質層組中的裂縫和其他裂紋的多孔性/滲透性時，水泥的強度不能滿足于其他應用范圍。而且，用于形成礦物堵漏過程的控制將受到以下情況的限制：結果不一致以及該方法在許多應用中不可行。

傳統的水泥用于多種結構建筑應用。但是，由于傳統水泥是作為相當稠的泥漿應用，它不適合于噴霧應用，尤其是有必要在水泥粘合的材料表面或表面下方形成水泥接合或保持多孔性的時候，傳統水泥不適合應用。

本發明通過提供一種利用產尿素酶的微生物和確定量的其他反應物生產高強度水泥的方法，以解決上述的限制。本發明還提供該高強度水泥的各種應用。

發明內容

本發明提供了一種用可滲透性原料制成高強度水泥的方法，該方法包括步驟：將原料與以下物質的有效量混合：(i)產尿素酶的微生物；(ii)尿素；和(iii)鈣離子，所述產尿素酶的微生物的有效量在標準條件下能提供每分鐘水解0.5-50mM尿素的水解速度。

本發明方法通過在原料中產生相對高品質的方解石，能制成高強度的水泥。因此，本發明還提供了一種用可滲透性原料制成高強度水泥的方法，該方法包括步驟：將原料與以下物質的有效量混合：(i)產尿素酶的微生物；(ii)尿素；和(iii)鈣離子，所述水泥是由在每升原料中加入至少33g方解石而制成。

本發明方法適于反應物的重復應用。因此，本發明還提供了一種用可滲透性原料制成高強度水泥的方法，該方法包括步驟：

(a)將原料與以下物質的有效量混合：

(i)產尿素酶的微生物；(ii)尿素；和(iii)鈣離子；

(b)添加至少一種(i)到(iii)的反應物；

所述產尿素酶的微生物的有效量在標準條件下能提供每分鐘水解0.5-50mM尿素的水解速度。

本發明的優點之一是它在應用中，不會對原料產生不必要的破壞或干擾。因此，本發明還提供了一種用可滲透性原料在原位制成高強度水泥的方法，該方法包括步驟：將原料與以下物質的有效量混合：(i)產尿素酶的微生物；(ii)尿素；和(iii)鈣離子，所述產尿素酶的微生物的有效量在標準條件下提供每分鐘水解0.5-50mM尿素的水解速度。

本發明的另一方面是一種用本發明方法制成的水泥。因此，本發明還提供了一種用本發明方法制成的水泥，所述水泥包含細菌細胞，且具有至少0.05-5MPa的強度。

本發明可用于制造水泥，該水泥可應用于土木工程、采礦、腐蝕控制、環境以及特殊材料的加工。本發明尤其適用于地面改進。土木工程應用包括將本發明方法用于護岸、筑堤(如鐵路筑堤、筑壩)和地面開挖隧道時加強和穩固泥土；打地基時改善樁的表面摩擦(把樁連接成“遠聲場”)；增加樁的端承載力；在原位置變硬以減少樁設計長度；改進非樁地基土壤的承受力；以及在遇到液化危險時穩固地震帶的沙灘。

本發明方法還可用于建造急需的公路，即對公路、飛機跑道等道路的自然表面或準備好的沙子表面進行處理，并快速修理地基下面退化的公路。

本發明方法還可用于保持、修復、加強和保護建筑物上風化的灰泥和石工術，該建筑物如遺產建筑；還可用于鞏固和保存壁畫中衰落的石膏；還可用于在花園中創作建筑特色以及用人工合成的沙巖/石灰石復制裝飾物。

在采礦工業中的應用包括：在開挖和采礦過程中本發明方法可為新開墾的土地提供支持；能加強尾礦壩以防止侵蝕和坡身不穩；可提供一個有滲透性的反應屏障，該屏障能讓排出物通過，并從礦物中除去酸性物質和重金屬；可結合暴露表面上的灰塵粒以減少灰塵；在鉆孔和提取過程中，本發明方法能增加對石油地上鑿洞退化的抵抗力；本發明方法能增強海上建筑物對抗重力式地基和管道內或其下面所具有的沉淀物的腐蝕。

本發明方法還擁有環境應用，如通過將環境中的污染物(如重金屬、纖維制品、放射性元素)與方解石水晶結構結合，從而穩定并去除該些污染物，此外，通過加固外露的表面以及保護易于腐蝕的區域來控制海岸區和河流的腐蝕。