[發明專利]一種利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的方法

有效

• 申請號: 201911158944.0
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110862244B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 胡文鋒;李光月;梅瀚杰;陳喜鴻;郭罕星;何雨霏;李雪玲
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B111/20
• 代理公司: 廣州正明知識產權代理事務所(普通合伙) 44572
• 代理人: 成姍

本發明屬于新型建筑材料技術領域，特別涉及一種利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的方法，為制備生態環保，且具有良好強度特性和物理特性的建筑用磚，本發明以巴氏芽孢桿菌和假堅強芽孢桿菌作為復合菌液，將該復合菌液與混合鹽水溶液和尿素水溶液形成固化液，然后與沙子和生石灰混勻，倒入制磚模具中固化反應5?7天，期間每隔12小時補給一次營養液，每隔1天補給一次菌液，固化結束后脫模烘干，得生物磚，該方法操作簡單，快速高效，所制備得到的生物磚不僅無毒無污染，對環境無不良影響，而且抗壓強度高、環境耐受性好，可替代傳統的混凝土磚。

技術領域

本發明屬于新型建筑材料技術領域，特別涉及一種利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展和世界人口的不斷增長，建設用地的需求也越來越大。目前，由于混凝土材料具有良好的耐久性、較高的強度值、低成本等因素，混凝土材料仍然是建筑行業中的重要材料，被廣泛應用于建設橋梁、道路、水利、港口等土木水利工程中。但傳統的混凝土材料在造福社會的同時，也會給環境造成重大的污染，因為混凝土材料在制備和使用過程中會不斷向大氣中排放溫室氣體CO₂、引發酸雨的氣體SO₃和毒性強烈的氣體NO，對大氣、土體和水資源均會造成一定程度的污染。因此，為保證社會的可持續發展，研究節能減排、生態環保、經濟高效的新型建筑材料意義重大。

研究表明，在特定的環境以及營養等外界條件的刺激下，一些微生物能通過自身代謝或降解作用快速析出礦物晶體，如氧化物、碳酸鹽、硫化物、磷酸鹽以及胞外聚合物等。比如土壤中的產脈酶細菌可以利用環境中的尿素等有機物以及鈣離子源，誘導沉積出具有良好凝膠性質的碳酸鈣結晶，這種結晶體能夠將松散砂粒膠結形成有強度的結構，這種現象被稱為微生物誘導碳酸鈣沉積（MICP），MICP的作用機理可以應用于新型建筑材料領域（張海麗,徐品品, 冷立健, 姚池, 溫志友, 劉數華, 周文廣. 微生物誘導碳酸鈣沉積研究與應用[J]. 生物學雜志. 2019.）。相對于傳統的混凝土材料固化方式而言，利用MICP這種技術制備新型建筑材料具有較多的優點：（1）細菌本身無毒無污染，對環境不會造成影響；（2）固化的過程沒有任何有毒氣體的排出；（3）固化后的砂試樣強度特性和物理特性指標均良好。

因此，利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生態環保，且具有良好強度特性和物理特性的建筑用磚具有重要的應用價值。當前，尚未有利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的方法，該方法操作簡單，快速高效，所制備得到的生物磚抗壓強度高、環境耐受性好，可替代傳統的混凝土磚。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種利用微生物誘導碳酸鈣沉積制備生物磚的方法，包括以下步驟：

S1、分別將巴氏芽胞桿菌和假堅強芽孢桿菌培養至濃度為0.5~1.5×10⁶ cfu/mL，混合后得到復合菌液；

S2、將上述復合菌液、混合鹽水溶液與尿素水溶液以1：（1~3）：（1~3）的體積比混勻后得到固化液，其中，混合鹽水溶液包括：1~5 mol/L乳酸鈣和1~5 mol/L氯化鎂，尿素水溶液的濃度為1~5 mol/L；

S3、往上述固化液中加入沙子和生石灰制模，固化反應5-7天，固化結束后脫模烘干，得到生物磚。

優選的，采用培養液（葡萄糖 20 g/L，氯化銨 4.048 g/L，硫酸鎳 2粒/L，蛋白胨1 g/L，溶劑為水）分別將巴氏芽胞桿菌和假堅強芽孢桿菌培養至濃度為0.5-1.5×10⁶cfu/mL。