Изучение процессов биоминералообразования
Введение.
Вся жизнь на Земле основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы в другую. И важнейшую роль в цикле углерода на Земле играет образование минералов карбоната кальция. В природе данное вещество встречается в виде многочисленных минералов, например, кальцита, арагонита и "Ватерит" ватерита, и является главной составной частью известняка, мрамора и мела. По современным оценкам порядка 99% всего углерода на Земле захоронено в литосфере, из них 41.9% находится в виде карбонатных пород, состоящих преимущественно из известняков (CaCO3) и доломита (CaCO3 ⋅ MgCO3). При этом океан, атмосфера и биосфера суммарно содержат в себе менее одного процента углерода Земли [1]. Образование карбонатов кальция может происходить не только химическими путями, но и с помощью микроорганизмов.
Содержание
Введение
История изучения образования минералов карбоната кальция микроорганизмами
Изучение механизмов образования минералов карбоната кальция микроорганизмами
Этапы образования минералов карбоната кальция с участием микроорганизмов
Применение биоминерализации
Биоцемент Самовосстанавливающийся бетон
Биокомпозитные материалы
Восстановление зданий и сооружений из материалов на основе карбоната кальция
Заключение
Список литературы
Список литературы
[1] - Zeebe R.E. // History of Seawater Carbonate Chemistry, Atmospheric CO2, and Ocean Acidification. Annu. Rev. Earth Planetary Sci. 2012. V.40. No1. P.141.
[2] - Надсон Г.А. // Микроорганизмы как геологические деятели. Т. 1. О сероводородном брожении в Вейсовом соляном озере и об участии микроорганизмов в образовании чёрного ила (лечебной грязи). Санкт-Петербург: Типография П.П. Сойкина, 1908. 119 с.
[3] – Drew G. H. // On the precipitation of calcium carbonate in the sea by marine denitrifying bacteria. Carnegie Inst. Wash. Publ. 1914. No. 182. P. 9-45.
[4] – Lipman C. B. Further studies on marine bacteria with special reference to the Drew Hypothesis on CaCO3 precipitation in the sea. Carnegie Inst. Wash. Publ. 1929. 391. P. 231-248.
[5] – Исаченко Б.Л. // Микробиология.1948. Т. 17. No 2. С. 121.
[6] – Вернадский В.И. Очерки геохимии. 4-е (2-е рус.) изд. М.; Л.; Грозный; Новосибирск: ОНТИ НКТП СССР, Горгеонефтеиздат, 1934. 380 с.
[7] – Black M,. The precipitation of calcium carbonate on the Bahama Bank. The.Geo1ogical Magazine. 1933. 70. p. 455. doi:10.1017/S0016756800096539[8] – Намсараев З. Б., Мельникова А. А., Руденко А. П., Комова А. В.. // Процессы образования наноразмерного карбоната кальция микроорганизмами. 2020. Российские нанотехнологии. 2020. том 15. No. 1, с. 25–33.[9] – Kellerman K. F., Smith N. R. // Bacterial precipitation of calcium carbonate. Journal of the Washington Academy of Sciences. 1914. Vol. 4. No. 14. P. 400-402.
[10] – Заварзин Г.А. // Microbial geochemical calcium cycle. Микробиология. 2002. Т. 71. No 1. С. 5.
[11] – Moheimani N.R., Webb J.P., Borowitzka M.A. // HYPERLINK "https://researchrepository.murdoch.edu.au/id/eprint/11430/" Bioremediation and other potential applications of coccolithophorid algae: A review. Algal Res. 2012. V. 1. No 2. P. 120. doi:10.1016/j.algal.2012.06.002.
[12] – Skeffington A.W., Scheffel A. // Exploiting algal mineralization for nanotechnology
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2. Образец биоцемента, полученный с использо- ванием бактерии Sporosarcina pasteurii.
Самовосстанавливающийся бетон.
На данный момент, в мире особенно большой интерес вызывает возможность производства самовосстанавливающегося бетона. Так, например, ученые Дельфтского технологического университета в Нидерландах работают над проблемой использования микроорганизмов при ремонтных работах. Они разрабатывают бетонную смесь, которая будет содержать в своем составе микрокапсулы с бактериями (рис. 3).
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3. Образец самовосстанавливающегося бетона.
Идея заключается в том, что забетонированные микроорганизмы будут находиться в виде споры и не развиваться до тех пор, пока в бетоне не образуется трещина и им не станет доступна влага и кислород. Вода даст бактериям возможность для развития. В результате совместной работы бактерий, в