nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે જે બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છો તેમાં મર્યાદિત CSS સપોર્ટ છે. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે નવીનતમ બ્રાઉઝર વર્ઝનનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડ બંધ કરો). વધુમાં, સતત સપોર્ટ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, આ સાઇટમાં સ્ટાઇલ અથવા JavaScript શામેલ હશે નહીં.
કૃષિ, માનવ સ્વાસ્થ્ય, પરિવહન નેટવર્ક અને માળખાગત સુવિધાઓ પર વિનાશક અસરને કારણે ધૂળના તોફાનો વિશ્વભરના ઘણા દેશો માટે ગંભીર ખતરો છે. પરિણામે, પવન ધોવાણને વૈશ્વિક સમસ્યા માનવામાં આવે છે. પવન ધોવાણને રોકવા માટે પર્યાવરણને અનુકૂળ અભિગમોમાંનો એક માઇક્રોબાયલ પ્રેરિત કાર્બોનેટ વરસાદ (MICP) નો ઉપયોગ છે. જો કે, યુરિયા-ડિગ્રેડેશન-આધારિત MICP ના ઉપ-ઉત્પાદનો, જેમ કે એમોનિયા, જ્યારે મોટી માત્રામાં ઉત્પન્ન થાય છે ત્યારે આદર્શ નથી. આ અભ્યાસ યુરિયા ઉત્પન્ન કર્યા વિના MICP ના ડિગ્રેડેશન માટે કેલ્શિયમ ફોર્મેટ બેક્ટેરિયાના બે ફોર્મ્યુલેશન રજૂ કરે છે અને બિન-એમોનિયા-ઉત્પાદક કેલ્શિયમ એસિટેટ બેક્ટેરિયાના બે ફોર્મ્યુલેશન સાથે તેમના પ્રદર્શનની વ્યાપક તુલના કરે છે. ધ્યાનમાં લેવામાં આવેલા બેક્ટેરિયા બેસિલસ સબટિલિસ અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સ છે. પ્રથમ, CaCO3 રચનાને નિયંત્રિત કરતા પરિબળોના ઑપ્ટિમાઇઝ મૂલ્યો નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા. ત્યારબાદ ઑપ્ટિમાઇઝ ફોર્મ્યુલેશન સાથે સારવાર કરાયેલ રેતીના ટેકરાના નમૂનાઓ પર પવન ટનલ પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, અને પવન ધોવાણ પ્રતિકાર, સ્ટ્રિપિંગ થ્રેશોલ્ડ વેગ અને રેતી બોમ્બાર્ડમેન્ટ પ્રતિકાર માપવામાં આવ્યા હતા. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી, સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM) અને એક્સ-રે વિવર્તન વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (CaCO3) એલોમોર્ફ્સનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. કેલ્શિયમ ફોર્મેટ-આધારિત ફોર્મ્યુલેશન્સે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ રચનાની દ્રષ્ટિએ એસિટેટ-આધારિત ફોર્મ્યુલેશન્સ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે સારું પ્રદર્શન કર્યું. વધુમાં, B. સબટિલિસે B. amyloliquefaciens કરતાં વધુ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પન્ન કર્યું. SEM માઇક્રોગ્રાફ્સે સ્પષ્ટપણે સેડિમેન્ટેશનને કારણે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ પર સક્રિય અને નિષ્ક્રિય બેક્ટેરિયાના બંધન અને છાપ દર્શાવ્યા. બધા ફોર્મ્યુલેશન્સે પવનના ધોવાણમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો.
પવન ધોવાણ લાંબા સમયથી શુષ્ક અને અર્ધ-શુષ્ક પ્રદેશો જેમ કે દક્ષિણપશ્ચિમ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, પશ્ચિમ ચીન, સહારન આફ્રિકા અને મધ્ય પૂર્વના મોટાભાગના વિસ્તારોમાં એક મોટી સમસ્યા તરીકે ઓળખાય છે. શુષ્ક અને અતિ-શુષ્ક આબોહવામાં ઓછા વરસાદને કારણે આ પ્રદેશોના મોટા ભાગો રણ, રેતીના ટેકરા અને બિનખેતીલાયક જમીનમાં પરિવર્તિત થયા છે. સતત પવન ધોવાણ પરિવહન નેટવર્ક, કૃષિ જમીન અને ઔદ્યોગિક જમીન જેવા માળખાગત સુવિધાઓ માટે પર્યાવરણીય જોખમો ઉભા કરે છે, જેના કારણે આ પ્રદેશોમાં રહેવાની સ્થિતિ નબળી પડે છે અને શહેરી વિકાસનો ખર્ચ ઊંચો થાય છે. મહત્વપૂર્ણ વાત એ છે કે પવન ધોવાણ ફક્ત તે સ્થાનને અસર કરતું નથી જ્યાં તે થાય છે, પરંતુ દૂરના સમુદાયોમાં આરોગ્ય અને આર્થિક સમસ્યાઓનું કારણ પણ બને છે કારણ કે તે પવન દ્વારા કણોને સ્ત્રોતથી દૂરના વિસ્તારોમાં પરિવહન કરે છે5,6.
પવન ધોવાણ નિયંત્રણ એક વૈશ્વિક સમસ્યા છે. પવન ધોવાણને નિયંત્રિત કરવા માટે માટી સ્થિરીકરણની વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિઓમાં પાણીનો ઉપયોગ7, તેલના આચ્છાદન8, બાયોપોલિમર્સ5, માઇક્રોબાયલ પ્રેરિત કાર્બોનેટ વરસાદ (MICP)9,10,11,12 અને એન્ઝાઇમ પ્રેરિત કાર્બોનેટ વરસાદ (EICP)1 જેવી સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે. માટી ભીની કરવી એ ખેતરમાં ધૂળ દબાવવાની એક પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ છે. જો કે, તેનું ઝડપી બાષ્પીભવન શુષ્ક અને અર્ધ-શુષ્ક પ્રદેશોમાં આ પદ્ધતિને મર્યાદિત અસરકારક બનાવે છે1. તેલના આચ્છાદન સંયોજનોનો ઉપયોગ રેતીના સંકલન અને આંતર-કણોના ઘર્ષણમાં વધારો કરે છે. તેમની સંકલિત મિલકત રેતીના દાણાને એકસાથે બાંધે છે; જો કે, તેલના આચ્છાદન અન્ય સમસ્યાઓ પણ ઊભી કરે છે; તેમનો ઘેરો રંગ ગરમી શોષણ વધારે છે અને છોડ અને સુક્ષ્મસજીવોના મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે. તેમની ગંધ અને ધુમાડો શ્વસન સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે, અને સૌથી નોંધપાત્ર રીતે, તેમની ઊંચી કિંમત બીજી અવરોધ છે. બાયોપોલિમર્સ પવન ધોવાણ ઘટાડવા માટે તાજેતરમાં પ્રસ્તાવિત પર્યાવરણને અનુકૂળ પદ્ધતિઓમાંની એક છે; તે છોડ, પ્રાણીઓ અને બેક્ટેરિયા જેવા કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી કાઢવામાં આવે છે. ઝેન્થન ગમ, ગુવાર ગમ, ચિટોસન અને ગેલન ગમ એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બાયોપોલિમર્સ છે5. જોકે, પાણીમાં દ્રાવ્ય બાયોપોલિમર્સ પાણીના સંપર્કમાં આવવા પર શક્તિ ગુમાવી શકે છે અને માટીમાંથી બહાર નીકળી શકે છે13,14. EICP એ કાચા રસ્તાઓ, પૂંછડીઓના તળાવો અને બાંધકામ સ્થળો સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે અસરકારક ધૂળ દમન પદ્ધતિ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. જોકે તેના પરિણામો પ્રોત્સાહક છે, કેટલીક સંભવિત ખામીઓ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ, જેમ કે કિંમત અને ન્યુક્લિયેશન સાઇટ્સનો અભાવ (જે CaCO3 સ્ફટિકોના નિર્માણ અને વરસાદને વેગ આપે છે15,16).
MICP નું સૌપ્રથમ વર્ણન 19મી સદીના અંતમાં મુરે અને ઇરવિન (1890) અને સ્ટેઈનમેન (1901) દ્વારા દરિયાઈ સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા યુરિયાના અધોગતિના અભ્યાસમાં કરવામાં આવ્યું હતું17. MICP એ કુદરતી રીતે બનતી જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં વિવિધ પ્રકારની સૂક્ષ્મજીવાણુ પ્રવૃત્તિઓ અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે જેમાં પર્યાવરણમાં રહેલા કેલ્શિયમ આયનો સાથે માઇક્રોબાયલ મેટાબોલાઇટ્સમાંથી કાર્બોનેટ આયનોની પ્રતિક્રિયા દ્વારા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું અવક્ષેપન થાય છે18,19. યુરિયા-અધોગતિશીલ નાઇટ્રોજન ચક્ર (યુરિયા-અધોગતિશીલ MICP) ને સંડોવતા MICP એ માઇક્રોબાયલ-પ્રેરિત કાર્બોનેટ અવક્ષેપનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર છે, જેમાં બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પાદિત યુરેઝ યુરિયા20,21,22,23,24,25,26,27 ના હાઇડ્રોલિસિસને નીચે મુજબ ઉત્પ્રેરિત કરે છે:
કાર્બનિક મીઠાના ઓક્સિડેશન (યુરિયા ડિગ્રેડેશન પ્રકાર વિના MICP) ના કાર્બન ચક્રને સંડોવતા MICP માં, હેટરોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા કાર્બોનેટ ખનિજો ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે એસિટેટ, લેક્ટેટ, સાઇટ્રેટ, સક્સિનેટ, ઓક્સાલેટ, મેલેટ અને ગ્લાયઓક્સિલેટ જેવા કાર્બનિક ક્ષારનો ઉપયોગ કરે છે. કાર્બન સ્ત્રોત તરીકે કેલ્શિયમ લેક્ટેટ અને કેલ્શિયમ આયનોની હાજરીમાં, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ રચનાની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સમીકરણ (5) માં બતાવવામાં આવી છે.
MICP પ્રક્રિયામાં, બેક્ટેરિયલ કોષો ન્યુક્લિયેશન સાઇટ્સ પૂરા પાડે છે જે ખાસ કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના અવક્ષેપ માટે મહત્વપૂર્ણ છે; બેક્ટેરિયલ કોષ સપાટી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને કેલ્શિયમ આયન જેવા દ્વિભાજક કેશન્સ માટે શોષક તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. બેક્ટેરિયલ કોષો પર કેલ્શિયમ આયનોને શોષીને, જ્યારે કાર્બોનેટ આયન સાંદ્રતા પૂરતી હોય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ કેશન્સ અને કાર્બોનેટ આયન પ્રતિક્રિયા આપે છે અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બેક્ટેરિયલ સપાટી પર અવક્ષેપિત થાય છે29,30. પ્રક્રિયાનો સારાંશ નીચે મુજબ આપી શકાય છે31,32:
બાયોજનરેટેડ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્ફટિકોને ત્રણ પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કેલ્સાઇટ, વેટેરાઇટ અને એરાગોનાઇટ. તેમાંથી, કેલ્સાઇટ અને વેટેરાઇટ સૌથી સામાન્ય બેક્ટેરિયાથી પ્રેરિત કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ એલોમોર્ફ્સ છે33,34. કેલ્સાઇટ એ સૌથી થર્મોડાયનેમિકલી સ્થિર કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ એલોમોર્ફ છે35. જોકે વેટેરાઇટ મેટાસ્ટેબલ હોવાનું નોંધાયું છે, તે આખરે કેલ્સાઇટમાં રૂપાંતરિત થાય છે36,37. વેટેરાઇટ આ સ્ફટિકોમાં સૌથી ગીચ છે. તે એક ષટ્કોણ સ્ફટિક છે જે તેના મોટા કદને કારણે અન્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્ફટિકો કરતાં વધુ સારી છિદ્ર ભરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે38. યુરિયા-ડિગ્રેડેડ અને યુરિયા-ડિગ્રેડેડ MICP બંને વેટેરાઇટના અવક્ષેપ તરફ દોરી શકે છે13,39,40,41.
જોકે MICP એ સમસ્યારૂપ જમીન અને પવન ધોવાણ માટે સંવેદનશીલ જમીનને સ્થિર કરવામાં આશાસ્પદ ક્ષમતા દર્શાવી છે42,43,44,45,46,47,48, યુરિયા હાઇડ્રોલિસિસના ઉપ-ઉત્પાદનોમાંનું એક એમોનિયા છે, જે સંપર્કના સ્તરના આધારે હળવાથી ગંભીર સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે49. આ આડઅસર આ ચોક્કસ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ વિવાદાસ્પદ બનાવે છે, ખાસ કરીને જ્યારે મોટા વિસ્તારોને સારવાર આપવાની જરૂર હોય, જેમ કે ધૂળ દબાવવા માટે. વધુમાં, જ્યારે પ્રક્રિયા ઉચ્ચ એપ્લિકેશન દર અને મોટા જથ્થા પર હાથ ધરવામાં આવે છે ત્યારે એમોનિયાની ગંધ અસહ્ય હોય છે, જે તેની વ્યવહારિક ઉપયોગિતાને અસર કરી શકે છે. જોકે તાજેતરના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે એમોનિયમ આયનોને સ્ટ્રુવાઇટ જેવા અન્ય ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત કરીને ઘટાડી શકાય છે, આ પદ્ધતિઓ એમોનિયમ આયનોને સંપૂર્ણપણે દૂર કરતી નથી50. તેથી, હજુ પણ એવા વૈકલ્પિક ઉકેલો શોધવાની જરૂર છે જે એમોનિયમ આયન ઉત્પન્ન કરતા નથી. MICP માટે બિન-યુરિયા ડિગ્રેડેશન માર્ગોનો ઉપયોગ એક સંભવિત ઉકેલ પૂરો પાડી શકે છે જે પવન ધોવાણ ઘટાડવાના સંદર્ભમાં નબળી રીતે શોધવામાં આવ્યો છે. ફત્તાહી એટ અલ. કેલ્શિયમ એસિટેટ અને બેસિલસ મેગાટેરિયમ41 નો ઉપયોગ કરીને યુરિયા-મુક્ત MICP ડિગ્રેડેશનની તપાસ કરવામાં આવી હતી, જ્યારે મોહેબી અને અન્ય લોકોએ કેલ્શિયમ એસિટેટ અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિએન્સ9 નો ઉપયોગ કર્યો હતો. જોકે, તેમના અભ્યાસની તુલના અન્ય કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો અને હેટરોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા સાથે કરવામાં આવી ન હતી જે આખરે પવન ધોવાણ પ્રતિકારને સુધારી શકે છે. પવન ધોવાણ ઘટાડામાં યુરિયા-મુક્ત ડિગ્રેડેશન માર્ગોની યુરિયા ડિગ્રેડેશન માર્ગો સાથે સરખામણી કરતા સાહિત્યનો પણ અભાવ છે.
વધુમાં, મોટાભાગના પવન ધોવાણ અને ધૂળ નિયંત્રણ અભ્યાસો સપાટ સપાટીવાળા માટીના નમૂનાઓ પર હાથ ધરવામાં આવ્યા છે.1,51,52,53 જોકે, ટેકરીઓ અને ખાડાઓ કરતાં સપાટ સપાટીઓ પ્રકૃતિમાં ઓછી સામાન્ય છે. આ જ કારણ છે કે રણ પ્રદેશોમાં રેતીના ટેકરાઓ સૌથી સામાન્ય લેન્ડસ્કેપ લક્ષણ છે.
ઉપરોક્ત ખામીઓને દૂર કરવા માટે, આ અભ્યાસનો હેતુ બિન-એમોનિયા ઉત્પન્ન કરતા બેક્ટેરિયલ એજન્ટોનો એક નવો સમૂહ રજૂ કરવાનો હતો. આ હેતુ માટે, અમે બિન-યુરિયા ઘટાડતા MICP માર્ગો પર વિચાર કર્યો. બે કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો (કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને કેલ્શિયમ એસિટેટ) ની કાર્યક્ષમતાની તપાસ કરવામાં આવી. લેખકોની શ્રેષ્ઠ જાણકારી મુજબ, બે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને બેક્ટેરિયા સંયોજનો (દા.ત. કેલ્શિયમ ફોર્મેટ-બેસિલસ સબટિલિસ અને કેલ્શિયમ ફોર્મેટ-બેસિલસ એમીલોલિકેફેસિઅન્સ) નો ઉપયોગ કરીને કાર્બોનેટ અવક્ષેપનની તપાસ અગાઉના અભ્યાસોમાં કરવામાં આવી નથી. આ બેક્ટેરિયાની પસંદગી તેમના દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઉત્સેચકો પર આધારિત હતી જે કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને કેલ્શિયમ એસિટેટના ઓક્સિડેશનને ઉત્પ્રેરિત કરીને માઇક્રોબાયલ કાર્બોનેટ અવક્ષેપ બનાવે છે. અમે pH, બેક્ટેરિયાના પ્રકારો અને કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો અને તેમની સાંદ્રતા, બેક્ટેરિયાનો કેલ્શિયમ સ્ત્રોત દ્રાવણ સાથેનો ગુણોત્તર અને ઉપચાર સમય શોધવા માટે એક સંપૂર્ણ પ્રાયોગિક અભ્યાસ ડિઝાઇન કર્યો. અંતે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ વરસાદ દ્વારા પવનના ધોવાણને દબાવવામાં બેક્ટેરિયલ એજન્ટોના આ સમૂહની અસરકારકતાની તપાસ રેતીના ટેકરાઓ પર પવનના ધોવાણની તીવ્રતા, થ્રેશોલ્ડ બ્રેકઅવે વેગ અને રેતીના પવન બોમ્બાર્ડમેન્ટ પ્રતિકારને નક્કી કરવા માટે શ્રેણીબદ્ધ પવન ટનલ પરીક્ષણો દ્વારા કરવામાં આવી હતી, અને પેનિટ્રોમીટર માપન અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ અભ્યાસો (દા.ત. એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) વિશ્લેષણ અને સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM)) પણ કરવામાં આવ્યા હતા.
કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પાદન માટે કેલ્શિયમ આયનો અને કાર્બોનેટ આયનોની જરૂર પડે છે. કેલ્શિયમ આયનો વિવિધ કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો જેમ કે કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ, કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને સ્કિમ મિલ્ક પાવડરમાંથી મેળવી શકાય છે54,55. કાર્બોનેટ આયનો વિવિધ માઇક્રોબાયલ પદ્ધતિઓ જેમ કે યુરિયા હાઇડ્રોલિસિસ અને કાર્બનિક પદાર્થોના એરોબિક અથવા એનારોબિક ઓક્સિડેશન દ્વારા ઉત્પન્ન કરી શકાય છે56. આ અભ્યાસમાં, ફોર્મેટ અને એસિટેટની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયામાંથી કાર્બોનેટ આયનો મેળવવામાં આવ્યા હતા. વધુમાં, અમે શુદ્ધ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પન્ન કરવા માટે ફોર્મેટ અને એસિટેટના કેલ્શિયમ ક્ષારનો ઉપયોગ કર્યો, આમ ફક્ત CO2 અને H2O જ ઉપ-ઉત્પાદનો તરીકે મેળવવામાં આવ્યા. આ પ્રક્રિયામાં, ફક્ત એક જ પદાર્થ કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને કાર્બોનેટ સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે, અને કોઈ એમોનિયા ઉત્પન્ન થતો નથી. આ લાક્ષણિકતાઓ કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને કાર્બોનેટ ઉત્પાદન પદ્ધતિને ખૂબ જ આશાસ્પદ બનાવે છે જેને અમે ખૂબ જ આશાસ્પદ માનતા હતા.
કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને કેલ્શિયમ એસિટેટની કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બનાવવા માટેની અનુરૂપ પ્રતિક્રિયાઓ ફોર્મ્યુલા (7)-(14) માં બતાવવામાં આવી છે. ફોર્મ્યુલા (7)-(11) દર્શાવે છે કે કેલ્શિયમ ફોર્મેટ પાણીમાં ઓગળીને ફોર્મિક એસિડ અથવા ફોર્મેટ બનાવે છે. આમ, દ્રાવણ મુક્ત કેલ્શિયમ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોનો સ્ત્રોત છે (સૂત્ર 8 અને 9). ફોર્મિક એસિડના ઓક્સિડેશનના પરિણામે, ફોર્મિક એસિડમાં રહેલા કાર્બન અણુઓ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (સૂત્ર 10) માં રૂપાંતરિત થાય છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ આખરે બને છે (સૂત્ર 11 અને 12).
તેવી જ રીતે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ કેલ્શિયમ એસિટેટ (સમીકરણો 13-15) માંથી બને છે, સિવાય કે ફોર્મિક એસિડને બદલે એસિટિક એસિડ અથવા એસિટેટ બને છે.
ઉત્સેચકોની હાજરી વિના, ઓરડાના તાપમાને એસિટેટ અને ફોર્મેટનું ઓક્સિડેશન થઈ શકતું નથી. FDH (ફોર્મેટ ડિહાઇડ્રોજેનેઝ) અને CoA (કોએન્ઝાઇમ A) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવવા માટે ફોર્મેટ અને એસિટેટના ઓક્સિડેશનને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, અનુક્રમે (સમીકરણ 16, 17) 57, 58, 59. વિવિધ બેક્ટેરિયા આ ઉત્સેચકો ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે, અને હેટરોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા, જેમ કે બેસિલસ સબટિલિસ (PTCC #1204 (પર્શિયન પ્રકાર સંસ્કૃતિ સંગ્રહ), જેને NCIMB #13061 (બેક્ટેરિયા, યીસ્ટ, ફેજ, પ્લાઝમિડ્સ, છોડના બીજ અને છોડના કોષ પેશીઓ સંસ્કૃતિઓનો આંતરરાષ્ટ્રીય સંગ્રહ)) અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સ (PTCC #1732, NCIMB #12077) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, આ અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યા હતા. આ બેક્ટેરિયાને માંસ પેપ્ટોન (5 ગ્રામ/લિટર) અને માંસના અર્ક (3 ગ્રામ/લિટર) ધરાવતા માધ્યમમાં સંવર્ધિત કરવામાં આવ્યા હતા, જેને પોષક સૂપ (NBR) (105443 મર્ક) કહેવાય છે.
આમ, બે કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો અને બે બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ અવક્ષેપન પ્રેરિત કરવા માટે ચાર ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા: કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને બેસિલસ સબટિલિસ (FS), કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સ (FA), કેલ્શિયમ એસિટેટ અને બેસિલસ સબટિલિસ (AS), અને કેલ્શિયમ એસિટેટ અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સ (AA).
પ્રાયોગિક ડિઝાઇનના પહેલા ભાગમાં, મહત્તમ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરવા માટે શ્રેષ્ઠ સંયોજન નક્કી કરવા માટે પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. માટીના નમૂનાઓમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ હોવાથી, વિવિધ સંયોજનો દ્વારા ઉત્પાદિત CaCO3 ને સચોટ રીતે માપવા માટે પ્રારંભિક મૂલ્યાંકન પરીક્ષણોનો સમૂહ ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો હતો, અને કલ્ચર માધ્યમ અને કેલ્શિયમ સ્ત્રોત ઉકેલોના મિશ્રણનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. ઉપર વ્યાખ્યાયિત કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને બેક્ટેરિયા ઉકેલના દરેક સંયોજન માટે (FS, FA, AS, અને AA), ઑપ્ટિમાઇઝેશન પરિબળો (કેલ્શિયમ સ્ત્રોત સાંદ્રતા, ઉપચાર સમય, દ્રાવણની ઓપ્ટિકલ ઘનતા (OD) દ્વારા માપવામાં આવતા બેક્ટેરિયા ઉકેલ સાંદ્રતા, કેલ્શિયમ સ્ત્રોતથી બેક્ટેરિયા ઉકેલ ગુણોત્તર, અને pH) મેળવવામાં આવ્યા હતા અને નીચેના વિભાગોમાં વર્ણવેલ રેતીના ટેકરાના ઉપચાર પવન ટનલ પરીક્ષણોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
દરેક સંયોજન માટે, CaCO3 વરસાદની અસરનો અભ્યાસ કરવા અને વિવિધ પરિબળો, જેમ કે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત સાંદ્રતા, ઉપચાર સમય, બેક્ટેરિયલ OD મૂલ્ય, કેલ્શિયમ સ્ત્રોતથી બેક્ટેરિયલ દ્રાવણ ગુણોત્તર અને કાર્બનિક પદાર્થોના એરોબિક ઓક્સિડેશન દરમિયાન pH (કોષ્ટક 1) નું મૂલ્યાંકન કરવા માટે 150 પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. ઝડપી વૃદ્ધિ મેળવવા માટે બેસિલસ સબટિલિસ અને બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સના વૃદ્ધિ વળાંકોના આધારે ઑપ્ટિમાઇઝ પ્રક્રિયા માટે pH શ્રેણી પસંદ કરવામાં આવી હતી. આને પરિણામો વિભાગમાં વધુ વિગતવાર સમજાવવામાં આવ્યું છે.
ઑપ્ટિમાઇઝેશન તબક્કા માટે નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે નીચેના પગલાંઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. MICP સોલ્યુશન સૌપ્રથમ કલ્ચર માધ્યમના પ્રારંભિક pH ને સમાયોજિત કરીને તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું અને પછી 121 °C પર 15 મિનિટ માટે ઓટોક્લેવ કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ સ્ટ્રેનને લેમિનર એર ફ્લોમાં ઇનોક્યુલેટ કરવામાં આવ્યું હતું અને 30 °C અને 180 rpm પર ધ્રુજારી ઇન્ક્યુબેટરમાં જાળવવામાં આવ્યું હતું. એકવાર બેક્ટેરિયાનો OD ઇચ્છિત સ્તર પર પહોંચી ગયો, પછી તેને ઇચ્છિત પ્રમાણમાં કેલ્શિયમ સ્ત્રોત દ્રાવણ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિ 1a). MICP સોલ્યુશનને ધ્રુજારી ઇન્ક્યુબેટરમાં 220 rpm અને 30 °C પર લક્ષ્ય મૂલ્ય સુધી પહોંચે તે સમય માટે પ્રતિક્રિયા અને ઘનતા પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. 6000 ગ્રામ પર સેન્ટ્રીફ્યુગેશન પછી 5 મિનિટ માટે અવક્ષેપિત CaCO3 ને અલગ કરવામાં આવ્યું હતું અને પછી કેલ્સીમીટર પરીક્ષણ માટે નમૂનાઓ તૈયાર કરવા માટે 40 °C પર સૂકવવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિ 1b). ત્યારબાદ બર્નાર્ડ કેલ્સીમીટરનો ઉપયોગ કરીને CaCO3 ના અવક્ષેપને માપવામાં આવ્યો, જ્યાં CaCO3 પાવડર 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને CO2 ઉત્પન્ન કરે છે, અને આ ગેસનું કદ CaCO3 સામગ્રીનું માપ છે (આકૃતિ 1c). CO2 ના જથ્થાને CaCO3 સામગ્રીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, શુદ્ધ CaCO3 પાવડરને 1 N HCl થી ધોઈને અને તેને વિકસિત CO2 સામે પ્લોટ કરીને એક કેલિબ્રેશન વળાંક ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યો. SEM ઇમેજિંગ અને XRD વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને અવક્ષેપિત CaCO3 પાવડરના આકારશાસ્ત્ર અને શુદ્ધતાની તપાસ કરવામાં આવી. બેક્ટેરિયાની આસપાસ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની રચના, રચાયેલા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના તબક્કા અને બેક્ટેરિયાની પ્રવૃત્તિનો અભ્યાસ કરવા માટે 1000 ના વિસ્તરણ સાથે ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો.
દેજેઘ બેસિન ઈરાનના દક્ષિણપશ્ચિમ ફાર્સ પ્રાંતમાં એક જાણીતો અત્યંત ધોવાણગ્રસ્ત પ્રદેશ છે, અને સંશોધકોએ આ વિસ્તારમાંથી પવનથી ધોવાણ પામેલા માટીના નમૂના એકત્રિત કર્યા હતા. અભ્યાસ માટે માટીની સપાટી પરથી નમૂના લેવામાં આવ્યા હતા. માટીના નમૂનાઓ પર સૂચક પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે માટી કાંપવાળી રેતાળ માટીને નબળી રીતે વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી અને યુનિફાઇડ સોઇલ ક્લાસિફિકેશન સિસ્ટમ (USC) (આકૃતિ 2a) અનુસાર તેને SP-SM તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી. XRD વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે દેજેઘ માટી મુખ્યત્વે કેલ્સાઇટ અને ક્વાર્ટઝથી બનેલી હતી (આકૃતિ 2b). વધુમાં, EDX વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે Al, K અને Fe જેવા અન્ય તત્વો પણ નાના પ્રમાણમાં હાજર હતા.
પવન ધોવાણ પરીક્ષણ માટે પ્રયોગશાળાના ટેકરા તૈયાર કરવા માટે, માટીને 170 મીમીની ઊંચાઈથી 10 મીમી વ્યાસના ફનલ દ્વારા મજબૂત સપાટી પર કચડી નાખવામાં આવી હતી, જેના પરિણામે 60 મીમી ઊંચાઈ અને 210 મીમી વ્યાસનો લાક્ષણિક ટેકરા બન્યો હતો. પ્રકૃતિમાં, સૌથી ઓછી ઘનતાવાળા રેતીના ટેકરા એઓલિયન પ્રક્રિયાઓ દ્વારા રચાય છે. તેવી જ રીતે, ઉપરોક્ત પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરાયેલા નમૂનામાં સૌથી ઓછી સાપેક્ષ ઘનતા, γ = 14.14 kN/m³ હતી, જે આશરે 29.7° ના આરામ કોણ સાથે આડી સપાટી પર જમા થયેલ રેતીનો શંકુ બનાવે છે.
પાછલા વિભાગમાં મેળવેલ શ્રેષ્ઠ MICP દ્રાવણને ટેકરાના ઢોળાવ પર 1, 2 અને 3 lm-2 ના એપ્લિકેશન દરે છાંટવામાં આવ્યું હતું અને પછી નમૂનાઓને 30 °C (આકૃતિ 3) પર 9 દિવસ (એટલે ​​કે શ્રેષ્ઠ ઉપચાર સમય) માટે ઇન્ક્યુબેટરમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવ્યા હતા અને પછી પવન ટનલ પરીક્ષણ માટે બહાર કાઢવામાં આવ્યા હતા.
દરેક ટ્રીટમેન્ટ માટે, ચાર નમૂના તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા, એક પેનેટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સામગ્રી અને સપાટીની મજબૂતાઈ માપવા માટે, અને બાકીના ત્રણ નમૂનાઓનો ઉપયોગ ત્રણ અલગ અલગ વેગ પર ધોવાણ પરીક્ષણો માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પવન ટનલ પરીક્ષણોમાં, ધોવાણનું પ્રમાણ અલગ અલગ પવન ગતિએ નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી દરેક ટ્રીટમેન્ટ નમૂના માટે થ્રેશોલ્ડ બ્રેકઅવે વેગ પવન ગતિ વિરુદ્ધ ધોવાણની રકમના પ્લોટનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો. પવન ધોવાણ પરીક્ષણો ઉપરાંત, સારવાર કરાયેલા નમૂનાઓ પર રેતીનો બોમ્બમારો (એટલે ​​\u200b\u200bજમવાના પ્રયોગો) કરવામાં આવ્યા હતા. આ હેતુ માટે 2 અને 3 L \u200b\u200bm \u200b\u200bઅને 3 L \u200b\u200b2 ના એપ્લિકેશન દરે બે વધારાના નમૂનાઓ તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. રેતીનો બોમ્બમારો પરીક્ષણ 120 gm \u200b\u200b1 ના પ્રવાહ સાથે 15 મિનિટ સુધી ચાલ્યું, જે અગાઉના અભ્યાસોમાં પસંદ કરાયેલ મૂલ્યોની શ્રેણીમાં છે 60,61,62. ઘર્ષક નોઝલ અને ટેકરાના પાયા વચ્ચેનું આડું અંતર 800 મીમી હતું, જે ટનલના તળિયાથી 100 મીમી ઉપર સ્થિત હતું. આ સ્થિતિ એવી રીતે સેટ કરવામાં આવી હતી કે લગભગ બધા જ કૂદતા રેતીના કણો ટેકરા પર પડી ગયા.
પવન ટનલનું પરીક્ષણ 8 મીટર લંબાઈ, 0.4 મીટર પહોળાઈ અને 1 મીટર ઊંચાઈ ધરાવતી ખુલ્લી પવન ટનલમાં કરવામાં આવ્યું હતું (આકૃતિ 4a). પવન ટનલ ગેલ્વેનાઈઝ્ડ સ્ટીલ શીટ્સથી બનેલી છે અને 25 મીટર/સેકન્ડ સુધીની પવન ગતિ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. વધુમાં, પંખાની આવર્તનને સમાયોજિત કરવા અને લક્ષ્ય પવન ગતિ મેળવવા માટે ધીમે ધીમે આવર્તન વધારવા માટે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આકૃતિ 4b પવન દ્વારા ધોવાણ પામેલા રેતીના ટેકરાઓનું યોજનાકીય ચિત્ર અને પવન ટનલમાં માપવામાં આવેલ પવન ગતિ પ્રોફાઇલ દર્શાવે છે.
છેલ્લે, આ અભ્યાસમાં પ્રસ્તાવિત નોન-યુરેલિટીક MICP ફોર્મ્યુલેશનના પરિણામોની સરખામણી યુરિયાલિટીક MICP નિયંત્રણ પરીક્ષણના પરિણામો સાથે કરવા માટે, ટેકરાના નમૂનાઓ પણ તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા અને યુરિયા, કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ અને સ્પોરોસાર્કીના પેસ્ટ્યુરી ધરાવતા જૈવિક દ્રાવણથી સારવાર કરવામાં આવી હતી (કારણ કે સ્પોરોસાર્કીના પેસ્ટ્યુરીમાં યુરેઝ ઉત્પન્ન કરવાની નોંધપાત્ર ક્ષમતા છે63). બેક્ટેરિયલ દ્રાવણની ઓપ્ટિકલ ઘનતા 1.5 હતી, અને યુરિયા અને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડની સાંદ્રતા 1 M હતી (અગાઉના અભ્યાસોમાં ભલામણ કરાયેલ મૂલ્યોના આધારે પસંદ કરવામાં આવી હતી36,64,65). કલ્ચર માધ્યમમાં પોષક સૂપ (8 ગ્રામ/લિટર) અને યુરિયા (20 ગ્રામ/લિટર)નો સમાવેશ થતો હતો. બેક્ટેરિયલ દ્રાવણને ટેકરાની સપાટી પર છાંટવામાં આવ્યો હતો અને બેક્ટેરિયલ જોડાણ માટે 24 કલાક માટે છોડી દેવામાં આવ્યો હતો. 24 કલાકના જોડાણ પછી, સિમેન્ટિંગ દ્રાવણ (કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ અને યુરિયા) છાંટવામાં આવ્યું હતું. યુરિયાલિટીક MICP નિયંત્રણ પરીક્ષણને હવે UMC તરીકે ઓળખવામાં આવશે. ચોઈ એટ અલ.66 દ્વારા પ્રસ્તાવિત પ્રક્રિયા અનુસાર ધોવા દ્વારા યુરિયાલિટીક અને નોન-યુરિયાલિટીક રીતે સારવાર કરાયેલ માટીના નમૂનાઓમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું પ્રમાણ મેળવવામાં આવ્યું હતું.
આકૃતિ 5 માં 5 થી 10 ની પ્રારંભિક pH રેન્જ સાથે કલ્ચર માધ્યમ (પોષક દ્રાવણ) માં બેસિલસ એમીલોલિકફેસીન્સ અને બેસિલસ સબટિલિસના વિકાસ વળાંકો દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, બેસિલસ એમીલોલિકફેસીન્સ અને બેસિલસ સબટિલિસ અનુક્રમે pH 6-8 અને 7-9 પર ઝડપથી વધ્યા હતા. તેથી, આ pH રેન્જ ઑપ્ટિમાઇઝેશન તબક્કામાં અપનાવવામાં આવી હતી.
પોષક માધ્યમના વિવિધ પ્રારંભિક pH મૂલ્યો પર (a) બેસિલસ એમીલોલિકફેસિઅન્સ અને (b) બેસિલસ સબટિલિસના વિકાસ વક્ર.
આકૃતિ 6 બર્નાર્ડ લાઈમમીટરમાં ઉત્પાદિત કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું પ્રમાણ દર્શાવે છે, જે અવક્ષેપિત કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ (CaCO3) દર્શાવે છે. દરેક સંયોજનમાં એક પરિબળ નિશ્ચિત હોવાથી અને અન્ય પરિબળો અલગ અલગ હોવાથી, આ ગ્રાફ પરનો દરેક બિંદુ પ્રયોગોના તે સમૂહમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડના મહત્તમ જથ્થાને અનુરૂપ છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, જેમ જેમ કેલ્શિયમ સ્ત્રોતની સાંદ્રતા વધતી ગઈ, તેમ તેમ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું ઉત્પાદન વધ્યું. તેથી, કેલ્શિયમ સ્ત્રોતની સાંદ્રતા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના ઉત્પાદનને સીધી અસર કરે છે. કારણ કે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને કાર્બન સ્ત્રોત સમાન છે (એટલે ​​કે, કેલ્શિયમ ફોર્મેટ અને કેલ્શિયમ એસિટેટ), જેટલા વધુ કેલ્શિયમ આયનો મુક્ત થાય છે, તેટલું વધુ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બને છે (આકૃતિ 6a). AS અને AA ફોર્મ્યુલેશનમાં, વધતા જતા ઉપચાર સમય સાથે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું ઉત્પાદન વધતું રહ્યું જ્યાં સુધી 9 દિવસ પછી અવક્ષેપનું પ્રમાણ લગભગ યથાવત રહ્યું. FA ફોર્મ્યુલેશનમાં, જ્યારે ઉપચાર સમય 6 દિવસથી વધુ થઈ ગયો ત્યારે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ રચનાનો દર ઘટ્યો. અન્ય ફોર્મ્યુલેશનની તુલનામાં, ફોર્મ્યુલેશન FS એ 3 દિવસ પછી પ્રમાણમાં ઓછો કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ રચના દર દર્શાવ્યો (આકૃતિ 6b). ફોર્મ્યુલેશન FA અને FS માં, કુલ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ઉત્પાદનના 70% અને 87% ત્રણ દિવસ પછી પ્રાપ્ત થયા હતા, જ્યારે ફોર્મ્યુલેશન AA અને AS માં, આ પ્રમાણ અનુક્રમે ફક્ત 46% અને 45% હતું. આ સૂચવે છે કે ફોર્મિક એસિડ-આધારિત ફોર્મ્યુલેશનમાં એસિટેટ-આધારિત ફોર્મ્યુલેશનની તુલનામાં પ્રારંભિક તબક્કે CaCO3 રચના દર વધારે છે. જો કે, વધતા ઉપચાર સમય સાથે રચના દર ધીમો પડી જાય છે. આકૃતિ 6c પરથી એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે OD1 થી ઉપરના બેક્ટેરિયાની સાંદ્રતા પર પણ, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ રચનામાં કોઈ નોંધપાત્ર યોગદાન નથી.
બર્નાર્ડ કેલ્સિમીટર દ્વારા માપવામાં આવેલ CO2 વોલ્યુમ (અને તેને અનુરૂપ CaCO3 સામગ્રી) માં ફેરફાર (a) કેલ્શિયમ સ્ત્રોત સાંદ્રતા, (b) સેટિંગ સમય, (c) OD, (d) પ્રારંભિક pH, (e) કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને બેક્ટેરિયલ દ્રાવણનો ગુણોત્તર (દરેક ફોર્મ્યુલેશન માટે); અને (f) કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને બેક્ટેરિયાના દરેક સંયોજન માટે ઉત્પાદિત કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની મહત્તમ માત્રાના કાર્ય તરીકે માપવામાં આવે છે.
માધ્યમના પ્રારંભિક pH ની અસર અંગે, આકૃતિ 6d દર્શાવે છે કે FA અને FS માટે, CaCO3 ઉત્પાદન pH 7 પર મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યું હતું. આ અવલોકન અગાઉના અભ્યાસો સાથે સુસંગત છે કે FDH ઉત્સેચકો pH 7-6.7 પર સૌથી વધુ સ્થિર હોય છે. જોકે, AA અને AS માટે, જ્યારે pH 7 થી વધી ગયો ત્યારે CaCO3 વરસાદમાં વધારો થયો. અગાઉના અભ્યાસોએ પણ દર્શાવ્યું હતું કે CoA ઉત્સેચક પ્રવૃત્તિ માટે શ્રેષ્ઠ pH શ્રેણી 8 થી 9.2-6.8 છે. CoA ઉત્સેચક પ્રવૃત્તિ અને B. amyloliquefaciens વૃદ્ધિ માટે શ્રેષ્ઠ pH શ્રેણીઓ અનુક્રમે (8-9.2) અને (6-8) છે તે ધ્યાનમાં લેતા (આકૃતિ 5a), AA ફોર્મ્યુલેશનનું શ્રેષ્ઠ pH 8 હોવાની અપેક્ષા છે, અને બે pH શ્રેણીઓ ઓવરલેપ થાય છે. આ હકીકત પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી, જેમ કે આકૃતિ 6d માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. B. સબટિલિસ વૃદ્ધિ માટે શ્રેષ્ઠ pH 7-9 (આકૃતિ 5b) અને CoA એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ માટે શ્રેષ્ઠ pH 8-9.2 હોવાથી, મહત્તમ CaCO3 વરસાદ ઉપજ 8-9 ની pH શ્રેણીમાં રહેવાની અપેક્ષા છે, જે આકૃતિ 6d દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે (એટલે ​​\u200b\u200bકે, શ્રેષ્ઠ વરસાદ pH 9 છે). આકૃતિ 6e માં દર્શાવેલ પરિણામો દર્શાવે છે કે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત દ્રાવણ અને બેક્ટેરિયલ દ્રાવણનો શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તર એસિટેટ અને ફોર્મેટ દ્રાવણ બંને માટે 1 છે. સરખામણી માટે, વિવિધ ફોર્મ્યુલેશન (એટલે ​​\u200b\u200bકે, AA, AS, FA, અને FS) નું પ્રદર્શન વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ મહત્તમ CaCO3 ઉત્પાદન (એટલે ​​\u200b\u200bકે, કેલ્શિયમ સ્ત્રોત સાંદ્રતા, ઉપચાર સમય, OD, કેલ્શિયમ સ્ત્રોતથી બેક્ટેરિયલ દ્રાવણ ગુણોત્તર અને પ્રારંભિક pH) ના આધારે મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. અભ્યાસ કરાયેલ ફોર્મ્યુલેશનમાં, ફોર્મ્યુલેશન FS માં સૌથી વધુ CaCO3 ઉત્પાદન હતું, જે ફોર્મ્યુલેશન AA (આકૃતિ 6f) કરતા લગભગ ત્રણ ગણું હતું. બંને કેલ્શિયમ સ્ત્રોતો માટે ચાર બેક્ટેરિયા-મુક્ત નિયંત્રણ પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા અને 30 દિવસ પછી કોઈ CaCO3 વરસાદ જોવા મળ્યો ન હતો.
બધા ફોર્મ્યુલેશનની ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી છબીઓ દર્શાવે છે કે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની રચનાનો મુખ્ય તબક્કો વેટારાઇટ હતો (આકૃતિ 7). વેટારાઇટ સ્ફટિકો ગોળાકાર આકારના હતા69,70,71. એવું જાણવા મળ્યું કે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બેક્ટેરિયલ કોષો પર અવક્ષેપિત થાય છે કારણ કે બેક્ટેરિયલ કોષોની સપાટી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ હતી અને દ્વિભાજક કેશન માટે શોષક તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. આ અભ્યાસમાં ફોર્મ્યુલેશન FS ને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, 24 કલાક પછી, કેટલાક બેક્ટેરિયલ કોષો પર કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બનવાનું શરૂ થયું (આકૃતિ 7a), અને 48 કલાક પછી, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સાથે કોટેડ બેક્ટેરિયલ કોષોની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો. વધુમાં, આકૃતિ 7b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વેટારાઇટ કણો પણ શોધી શકાય છે. અંતે, 72 કલાક પછી, મોટી સંખ્યામાં બેક્ટેરિયા વેટારાઇટ સ્ફટિકો દ્વારા બંધાયેલા હોય તેવું લાગતું હતું, અને વેટારાઇટ કણોની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો (આકૃતિ 7c).
સમય જતાં FS રચનાઓમાં CaCO3 અવક્ષેપના ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી અવલોકનો: (a) 24, (b) 48 અને (c) 72 કલાક.
અવક્ષેપિત તબક્કાના આકારવિજ્ઞાનની વધુ તપાસ કરવા માટે, પાવડરના એક્સ-રે વિવર્તન (XRD) અને SEM વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા. XRD સ્પેક્ટ્રા (આકૃતિ 8a) અને SEM માઇક્રોગ્રાફ્સ (આકૃતિ 8b, c) એ વેટારાઇટ સ્ફટિકોની હાજરીની પુષ્ટિ કરી, કારણ કે તેમનો આકાર લેટીસ જેવો હતો અને વેટારાઇટ શિખરો અને અવક્ષેપિત શિખરો વચ્ચે પત્રવ્યવહાર જોવા મળ્યો હતો.
(a) રચાયેલ CaCO3 અને વેટેરાઇટના એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન સ્પેક્ટ્રાની સરખામણી. અનુક્રમે (b) 1 kHz અને (c) 5.27 kHz મેગ્નિફિકેશન પર વેટેરાઇટના SEM માઇક્રોગ્રાફ્સ.
પવન ટનલ પરીક્ષણોના પરિણામો આકૃતિ 9a, b માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિ 9a માંથી જોઈ શકાય છે કે સારવાર ન કરાયેલ રેતીનો થ્રેશોલ્ડ ધોવાણ વેગ (TDV) લગભગ 4.32 m/s છે. 1 l/m² ના ઉપયોગ દરે (આકૃતિ 9a), FA, FS, AA અને UMC અપૂર્ણાંકો માટે માટી નુકશાન દર રેખાઓનો ઢોળાવ લગભગ સારવાર ન કરાયેલ ટેકરા માટે સમાન છે. આ સૂચવે છે કે આ એપ્લિકેશન દરે સારવાર બિનઅસરકારક છે અને પવનની ગતિ TDV કરતાં વધી જાય કે તરત જ, પાતળી માટીનો પોપડો અદૃશ્ય થઈ જાય છે અને ટેકરાનું ધોવાણ દર સારવાર ન કરાયેલ ટેકરા માટે સમાન હોય છે. અપૂર્ણાંક AS નો ધોવાણ ઢોળાવ પણ ઓછા એબ્સિસા (એટલે ​​કે TDV) (આકૃતિ 9a) ધરાવતા અન્ય અપૂર્ણાંકો કરતા ઓછો છે. આકૃતિ 9b માં તીર દર્શાવે છે કે 25 m/s ની મહત્તમ પવન ગતિએ, 2 અને 3 l/m² ના ઉપયોગ દરે સારવાર ન કરાયેલ ટેકરામાં કોઈ ધોવાણ થયું નથી. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, FS, FA, AS અને UMC માટે, ટેકરાઓ મહત્તમ પવન ગતિ (એટલે ​​કે 25 m/s) કરતાં 2 અને 3 l/m² ના એપ્લિકેશન દરે CaCO³ જમા થવાથી થતા પવન ધોવાણ માટે વધુ પ્રતિરોધક હતા. આમ, આ પરીક્ષણોમાં મેળવેલ 25 m/s નું TDV મૂલ્ય આકૃતિ 9b માં દર્શાવેલ એપ્લિકેશન દરો માટે નીચલી મર્યાદા છે, AA ના કિસ્સામાં સિવાય, જ્યાં TDV મહત્તમ પવન ટનલ ગતિ જેટલું જ છે.
પવન ધોવાણ પરીક્ષણ (a) વજન ઘટાડવું વિરુદ્ધ પવનની ગતિ (એપ્લિકેશન દર 1 l/m2), (b) થ્રેશોલ્ડ ફાટી જવાની ગતિ વિરુદ્ધ એપ્લિકેશન દર અને ફોર્મ્યુલેશન (કેલ્શિયમ એસિટેટ માટે CA, કેલ્શિયમ ફોર્મેટ માટે CF).
આકૃતિ 10 રેતીના બોમ્બાર્ડમેન્ટ પરીક્ષણ પછી વિવિધ ફોર્મ્યુલેશન અને એપ્લિકેશન દર સાથે સારવાર કરાયેલ રેતીના ટેકરાઓના સપાટી ધોવાણને દર્શાવે છે અને જથ્થાત્મક પરિણામો આકૃતિ 11 માં દર્શાવેલ છે. સારવાર ન કરાયેલ કેસ દર્શાવવામાં આવ્યો નથી કારણ કે તેમાં કોઈ પ્રતિકાર દર્શાવવામાં આવ્યો ન હતો અને રેતીના બોમ્બાર્ડમેન્ટ પરીક્ષણ દરમિયાન સંપૂર્ણપણે ધોવાણ (કુલ સમૂહ નુકશાન) થયું હતું. આકૃતિ 11 થી સ્પષ્ટ છે કે બાયોકોમ્પોઝિશન AA સાથે સારવાર કરાયેલ નમૂનાએ 2 l/m2 ના એપ્લિકેશન દરે તેનું વજન 83.5% ગુમાવ્યું હતું જ્યારે અન્ય તમામ નમૂનાઓએ રેતીના બોમ્બાર્ડમેન્ટ પ્રક્રિયા દરમિયાન 30% કરતા ઓછું ધોવાણ દર્શાવ્યું હતું. જ્યારે એપ્લિકેશન દર 3 l/m2 સુધી વધારવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે બધા સારવાર કરાયેલ નમૂનાઓએ તેમના વજનના 25% કરતા ઓછું ગુમાવ્યું હતું. એપ્લિકેશન દર બંને પર, સંયોજન FS એ રેતીના બોમ્બાર્ડમેન્ટ માટે શ્રેષ્ઠ પ્રતિકાર દર્શાવ્યો હતો. FS અને AA સારવાર કરાયેલ નમૂનાઓમાં મહત્તમ અને લઘુત્તમ બોમ્બાર્ડમેન્ટ પ્રતિકાર તેમના મહત્તમ અને લઘુત્તમ CaCO3 વરસાદ (આકૃતિ 6f) ને આભારી હોઈ શકે છે.
2 અને 3 l/m2 ના પ્રવાહ દરે વિવિધ રચનાઓના રેતીના ટેકરાઓ પર બોમ્બમારો કરવાના પરિણામો (તીર પવનની દિશા દર્શાવે છે, ક્રોસ ચિત્રના સમતલ પર લંબ પવનની દિશા દર્શાવે છે).
આકૃતિ ૧૨ માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એપ્લિકેશન દર ૧ L/m² થી વધીને ૩ L/m² થયો હોવાથી, બધા સૂત્રોમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનું પ્રમાણ વધ્યું. વધુમાં, બધા એપ્લિકેશન દરે, સૌથી વધુ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સામગ્રી ધરાવતું સૂત્ર FS હતું, ત્યારબાદ FA અને UMC આવે છે. આ સૂચવે છે કે આ સૂત્રોમાં સપાટી પ્રતિકાર વધુ હોઈ શકે છે.
આકૃતિ ૧૩એ પરમીમીટર પરીક્ષણ દ્વારા માપવામાં આવેલા સારવાર ન કરાયેલ, નિયંત્રણ અને સારવાર કરાયેલ માટીના નમૂનાઓના સપાટી પ્રતિકારમાં ફેરફાર દર્શાવે છે. આ આકૃતિ પરથી, એ સ્પષ્ટ થાય છે કે ઉપયોગ દરમાં વધારા સાથે UMC, AS, FA અને FS ફોર્મ્યુલેશનનો સપાટી પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે વધ્યો છે. જોકે, AA ફોર્મ્યુલેશનમાં સપાટીની મજબૂતાઈમાં વધારો પ્રમાણમાં ઓછો હતો. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, યુરિયા-ડિગ્રેડેડ MICP ની તુલનામાં બિન-યુરિયા-ડિગ્રેડેડ MICP ના FA અને FS ફોર્મ્યુલેશનમાં સપાટીની અભેદ્યતા વધુ સારી છે. આકૃતિ ૧૩બી માટીની સપાટી પ્રતિકાર સાથે TDV માં ફેરફાર દર્શાવે છે. આ આકૃતિ પરથી, તે સ્પષ્ટપણે સ્પષ્ટ થાય છે કે 100 kPa કરતા વધુ સપાટી પ્રતિકાર ધરાવતા ટેકરાઓ માટે, થ્રેશોલ્ડ સ્ટ્રિપિંગ વેગ 25 m/s થી વધુ હશે. કારણ કે ઇન સીટુ સપાટી પ્રતિકાર સરળતાથી પરમીમીટર દ્વારા માપી શકાય છે, આ જ્ઞાન પવન ટનલ પરીક્ષણની ગેરહાજરીમાં TDV નો અંદાજ કાઢવામાં મદદ કરી શકે છે, જેનાથી ક્ષેત્ર એપ્લિકેશનો માટે ગુણવત્તા નિયંત્રણ સૂચક તરીકે સેવા આપે છે.
SEM પરિણામો આકૃતિ 14 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આકૃતિ 14a-b માં સારવાર ન કરાયેલ માટીના નમૂનાના વિસ્તૃત કણો દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જે સ્પષ્ટપણે દર્શાવે છે કે તે સંયોજક છે અને તેમાં કોઈ કુદરતી બંધન અથવા સિમેન્ટેશન નથી. આકૃતિ 14c માં યુરિયા-ડિગ્રેડેડ MICP સાથે સારવાર કરાયેલ નિયંત્રણ નમૂનાનો SEM માઇક્રોગ્રાફ દર્શાવવામાં આવ્યો છે. આ છબી કેલ્સાઇટ પોલીમોર્ફ્સ તરીકે CaCO3 અવક્ષેપિતની હાજરી દર્શાવે છે. આકૃતિ 14d-o માં બતાવ્યા પ્રમાણે, અવક્ષેપિત CaCO3 કણોને એકસાથે જોડે છે; ગોળાકાર વેટેરાઇટ સ્ફટિકો SEM માઇક્રોગ્રાફ્સમાં પણ ઓળખી શકાય છે. આ અભ્યાસ અને અગાઉના અભ્યાસોના પરિણામો દર્શાવે છે કે વેટેરાઇટ પોલીમોર્ફ્સ તરીકે રચાયેલા CaCO3 બોન્ડ પણ વાજબી યાંત્રિક શક્તિ પ્રદાન કરી શકે છે; અમારા પરિણામો દર્શાવે છે કે સપાટી પ્રતિકાર 350 kPa સુધી વધે છે અને થ્રેશોલ્ડ વિભાજન વેગ 4.32 થી 25 m/s થી વધુ થાય છે. આ પરિણામ અગાઉના અભ્યાસોના પરિણામો સાથે સુસંગત છે કે MICP-અવક્ષેપિત CaCO3 નું મેટ્રિક્સ વેટેરાઇટ છે, જે વાજબી યાંત્રિક શક્તિ અને પવન ધોવાણ પ્રતિકાર ધરાવે છે13,40 અને ક્ષેત્ર પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓના સંપર્કમાં 180 દિવસ પછી પણ વાજબી પવન ધોવાણ પ્રતિકાર જાળવી શકે છે13.
(a, b) સારવાર ન કરાયેલ માટીના SEM માઇક્રોગ્રાફ્સ, (c) MICP યુરિયા ડિગ્રેડેશન કંટ્રોલ, (df) AA-ટ્રીટેડ નમૂનાઓ, (gi) AS-ટ્રીટેડ નમૂનાઓ, (jl) FA-ટ્રીટેડ નમૂનાઓ, અને (mo) FS-ટ્રીટેડ નમૂનાઓ 3 L/m2 ના એપ્લિકેશન દરે વિવિધ મેગ્નિફિકેશન પર.
આકૃતિ 14d-f દર્શાવે છે કે AA સંયોજનો સાથે સારવાર કર્યા પછી, સપાટી પર અને રેતીના દાણા વચ્ચે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ અવક્ષેપિત થયું હતું, જ્યારે કેટલાક કોટેડ ન હોય તેવા રેતીના દાણા પણ જોવા મળ્યા હતા. AS ઘટકો માટે, જોકે રચાયેલા CaCO3 નું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું ન હતું (આકૃતિ 6f), CaCO3 ને કારણે રેતીના દાણા વચ્ચેના સંપર્કોનું પ્રમાણ AA સંયોજનો (આકૃતિ 14g-i) ની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું હતું.
આકૃતિઓ 14j-l અને 14m-o પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે કેલ્શિયમ ફોર્મેટનો ઉપયોગ કેલ્શિયમ સ્ત્રોત તરીકે AS સંયોજનની તુલનામાં CaCO3 વરસાદમાં વધુ વધારો તરફ દોરી જાય છે, જે આકૃતિ 6f માં કેલ્શિયમ મીટર માપન સાથે સુસંગત છે. આ વધારાનો CaCO3 મુખ્યત્વે રેતીના કણો પર જમા થયેલો દેખાય છે અને તે સંપર્ક ગુણવત્તામાં સુધારો કરે તે જરૂરી નથી. આ અગાઉ અવલોકન કરાયેલ વર્તનની પુષ્ટિ કરે છે: CaCO3 વરસાદ (આકૃતિ 6f) ની માત્રામાં તફાવત હોવા છતાં, ત્રણ ફોર્મ્યુલેશન (AS, FA અને FS) એન્ટિ-ઇઓલિયન (પવન) કામગીરી (આકૃતિ 11) અને સપાટી પ્રતિકાર (આકૃતિ 13a) ની દ્રષ્ટિએ નોંધપાત્ર રીતે અલગ નથી.
CaCO3 કોટેડ બેક્ટેરિયલ કોષો અને અવક્ષેપિત સ્ફટિકો પર બેક્ટેરિયલ છાપને વધુ સારી રીતે જોવા માટે, ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન SEM માઇક્રોગ્રાફ લેવામાં આવ્યા હતા અને પરિણામો આકૃતિ 15 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. બતાવ્યા પ્રમાણે, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ બેક્ટેરિયલ કોષો પર અવક્ષેપિત થાય છે અને ત્યાં અવક્ષેપ માટે જરૂરી ન્યુક્લી પૂરી પાડે છે. આકૃતિ CaCO3 દ્વારા પ્રેરિત સક્રિય અને નિષ્ક્રિય જોડાણોને પણ દર્શાવે છે. એવું નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે નિષ્ક્રિય જોડાણોમાં કોઈપણ વધારો યાંત્રિક વર્તણૂકમાં વધુ સુધારો તરફ દોરી જતો નથી. તેથી, CaCO3 અવક્ષેપમાં વધારો જરૂરી રીતે ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ તરફ દોરી જતો નથી અને અવક્ષેપ પેટર્ન મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ મુદ્દાનો અભ્યાસ ટેર્ઝિસ અને લાલોઈ72 અને સોગી અને અલ-કબાની45,73 ના કાર્યોમાં પણ કરવામાં આવ્યો છે. અવક્ષેપ પેટર્ન અને યાંત્રિક શક્તિ વચ્ચેના સંબંધને વધુ શોધવા માટે, µCT ઇમેજિંગનો ઉપયોગ કરીને MICP અભ્યાસોની ભલામણ કરવામાં આવે છે, જે આ અભ્યાસના અવકાશની બહાર છે (એટલે ​​કે, એમોનિયા-મુક્ત MICP માટે કેલ્શિયમ સ્ત્રોત અને બેક્ટેરિયાના વિવિધ સંયોજનો રજૂ કરવા).
(a) AS રચના અને (b) FS રચના સાથે સારવાર કરાયેલા નમૂનાઓમાં CaCO3 એ સક્રિય અને નિષ્ક્રિય બંધનો પ્રેરિત કર્યા અને કાંપ પર બેક્ટેરિયલ કોષોની છાપ છોડી.
આકૃતિઓ 14j-o અને 15b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક CaCO ફિલ્મ છે (EDX વિશ્લેષણ મુજબ, ફિલ્મમાં દરેક તત્વની ટકાવારી રચના કાર્બન 11%, ઓક્સિજન 46.62% અને કેલ્શિયમ 42.39% છે, જે આકૃતિ 16 માં CaCO ની ટકાવારીની ખૂબ નજીક છે). આ ફિલ્મ વેટેરાઇટ સ્ફટિકો અને માટીના કણોને આવરી લે છે, જે માટી-કાંપ પ્રણાલીની અખંડિતતા જાળવવામાં મદદ કરે છે. આ ફિલ્મની હાજરી ફક્ત ફોર્મેટ-આધારિત ફોર્મ્યુલેશન સાથે સારવાર કરાયેલા નમૂનાઓમાં જ જોવા મળી હતી.
કોષ્ટક 2 અગાઉના અભ્યાસો અને આ અભ્યાસમાં યુરિયા-ડિગ્રેડિંગ અને નોન-યુરિયા-ડિગ્રેડિંગ MICP માર્ગો સાથે સારવાર કરાયેલી જમીનની સપાટીની મજબૂતાઈ, થ્રેશોલ્ડ ડિટેચમેન્ટ વેગ અને બાયોઇન્ડ્યુસ્ડ CaCO3 સામગ્રીની તુલના કરે છે. MICP-ટ્રીટેડ ડૂન નમૂનાઓના પવન ધોવાણ પ્રતિકાર પરના અભ્યાસો મર્યાદિત છે. મેંગ અને અન્યોએ લીફ બ્લોઅરનો ઉપયોગ કરીને MICP-ટ્રીટેડ યુરિયા-ડિગ્રેડિંગ ડૂન નમૂનાઓના પવન ધોવાણ પ્રતિકારની તપાસ કરી,13 જ્યારે આ અભ્યાસમાં, નોન-યુરિયા-ડિગ્રેડિંગ ડૂન નમૂનાઓ (તેમજ યુરિયા-ડિગ્રેડિંગ નિયંત્રણો)નું પવન ટનલમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું અને બેક્ટેરિયા અને પદાર્થોના ચાર અલગ અલગ સંયોજનો સાથે સારવાર કરવામાં આવી હતી.
જોઈ શકાય છે તેમ, અગાઉના કેટલાક અભ્યાસોમાં 4 L/m213,41,74 થી વધુના ઉચ્ચ એપ્લિકેશન દરને ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે પાણી પુરવઠા, પરિવહન અને મોટા જથ્થાના પાણીના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલા ખર્ચને કારણે આર્થિક દૃષ્ટિકોણથી ઉચ્ચ એપ્લિકેશન દર ક્ષેત્રમાં સરળતાથી લાગુ ન પણ પડે. 1.62-2 L/m2 જેવા ઓછા એપ્લિકેશન દરોએ પણ 190 kPa સુધીની સારી સપાટીની શક્તિ અને 25 m/s થી વધુ TDV પ્રાપ્ત કરી. હાલના અભ્યાસમાં, યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના ફોર્મેટ-આધારિત MICP સાથે સારવાર કરાયેલા ટેકરાઓએ ઉચ્ચ સપાટીની શક્તિ પ્રાપ્ત કરી જે યુરિયા ડિગ્રેડેશન માર્ગ સાથે એપ્લિકેશન દરની સમાન શ્રેણીમાં મેળવેલા સાથે તુલનાત્મક હતી (એટલે ​​\u200b\u200bકે, યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના ફોર્મેટ-આધારિત MICP સાથે સારવાર કરાયેલા નમૂનાઓ પણ મેંગ એટ અલ., 13, આકૃતિ 13a દ્વારા અહેવાલ મુજબ સપાટીની શક્તિ મૂલ્યોની સમાન શ્રેણી પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ હતા). એવું પણ જોઈ શકાય છે કે 2 L/m2 ના એપ્લિકેશન દરે, 25 m/s ની પવન ગતિએ પવન ધોવાણ ઘટાડવા માટે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટની ઉપજ ફોર્મેટ-આધારિત MICP માટે યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના 2.25% હતી, જે સમાન એપ્લિકેશન દર અને સમાન પવન ગતિ (25 m/s) પર યુરિયા ડિગ્રેડેશન સાથે નિયંત્રણ MICP સાથે સારવાર કરાયેલ ટેકરાઓની તુલનામાં CaCO3 (એટલે ​​કે 2.41%) ની જરૂરી માત્રાની ખૂબ નજીક છે.
આમ, આ કોષ્ટક પરથી એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે યુરિયા ડિગ્રેડેશન પાથવે અને યુરિયા-મુક્ત ડિગ્રેડેશન પાથવે બંને સપાટી પ્રતિકાર અને TDV ની દ્રષ્ટિએ સ્વીકાર્ય કામગીરી પ્રદાન કરી શકે છે. મુખ્ય તફાવત એ છે કે યુરિયા-મુક્ત ડિગ્રેડેશન પાથવેમાં એમોનિયા હોતું નથી અને તેથી તેનો પર્યાવરણીય પ્રભાવ ઓછો હોય છે. વધુમાં, આ અભ્યાસમાં પ્રસ્તાવિત યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના ફોર્મેટ-આધારિત MICP પદ્ધતિ યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના એસિટેટ-આધારિત MICP પદ્ધતિ કરતાં વધુ સારી કામગીરી કરે છે. જોકે મોહેબી અને અન્ય લોકોએ યુરિયા ડિગ્રેડેશન વિના એસિટેટ-આધારિત MICP પદ્ધતિનો અભ્યાસ કર્યો હતો, તેમના અભ્યાસમાં સપાટ સપાટીઓ પરના નમૂનાઓનો સમાવેશ થતો હતો. ટેકરાના નમૂનાઓની આસપાસ એડી રચનાને કારણે થતા ધોવાણની ઉચ્ચ ડિગ્રી અને પરિણામે શીયર, જેના પરિણામે TDV નીચો થાય છે, ટેકરાના નમૂનાઓનું પવન ધોવાણ સમાન ગતિએ સપાટ સપાટીઓ કરતાં વધુ સ્પષ્ટ હોવાની અપેક્ષા છે.