Hvordan bakterier kan forhindre spild af kulaske

Forskere fra North Carolina State University har udviklet en teknik, der bruger bakterier til at producere "biocement" i kulaskedamme, at gøre kulasken lettere at opbevare og begrænse risikoen for kulasespild i overfladevand.

Kulaske produceres af kulkraftværker og opbevares ofte i damme. Hvis væggene i disse damme svigter, de kan spilde kulaske i nærliggende overfladevand - som det skete i kølvandet på orkanen Firenze i 2018, i Virginia's Dan River i 2014, og i Tennessee i 2008. Disse spild kan have betydelige konsekvenser, fordi kulaske indeholder forurenende stoffer som kviksølv og arsen.

"Vores mål med dette arbejde var at se, om vi kunne bruge bakterier til at lave en biocementmatrix i kulaskedamme, gør kulasken stivere og lettere at indeholde, "siger Brina Montoya, en adjunkt i civil, konstruktion og miljøteknik hos NC State og medforfatter til to papirer om arbejdet.

Specifikt, forskerne ønskede at gøre brug af bakteriearter, der lever af urinstof og, i nærvær af calcium, producerer et stift stof, der binder sig til omgivende faste stoffer. Det resulterende biprodukt kaldes biocement.

"Ideen er at introducere disse bakterier - som normalt findes i jord - i kulaskehuller, sammen med urinstof og calcium, "Montoya siger." Den resulterende biocement ville ikke gøre kulasken helt fast, men det ville være meget mere tyktflydende end den eksisterende kulaskeopslæmning. "

I laboratorieforsøg, forskerne fandt ud af, at processen fungerer med kulaske - bakterierne danner biocement ved hjælp af kulaske, og kulaskeopslæmningen bliver stivere. Med andre ord, kulaskeblandingen er meget mindre løbende.

"Dette vil helt sikkert gøre det lettere at indeholde, og mindre tilbøjelige til at bidrage til damsvigt, der udleder kulaske i overfladevand, "Siger Montoya.

Men forskerne håber, at den bakterielle biocement også vil have en anden fordel.

Fordi de fleste kulaske damme simpelthen er uforede huller i jorden, forurenende stoffer i kulasken kan sive ud i grundvandet, rejser bekymringer vedrørende miljø og folkesundhed. Forskerne håber, at biocementen også kan fange potentielt giftige metaller i kulasken - selvom det arbejde er i gang.

"Vi har stadig meget at gøre, før denne teknik kunne implementeres i stor skala, men vi ville byde alle branchepartnere, der er interesserede i at hjælpe os med at finjustere processen, til brug for at løse udfordringerne omkring lagring af kulaske, "Siger Montoya.

Det seneste papir om værket, "Forbedring af parametre for komprimering af kulaske ved hjælp af mikrobiel induceret carbonatudfældning, "er offentliggjort i Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering . Det tidligere papir om værket, "Mikrobiel induceret calciumcarbonatudfældning i kulaske, "er offentliggjort åben adgang i tidsskriftet Geoteknik .