ผลของแคลเซียมไอออนและยูเรียในการซ่อมแซมตนเองของคอนกรีตโดยใช้แบคทีเรีย Bacillus subtilis, Bacillus megaterium และ Bacillus licheniformis
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ดัมพ์รงค์รัฐ สิริวรรณะ, ภูริ โพธิ์พรม, ณภัทร ไกรวิศิษฏ์กุล
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อาจรีย์ ธิราช, ศิริพร สันติวรพงศ์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ในปัจจุบันคอนกรีตเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง แต่คอนกรีตเป็นวัสดุที่ไม่ยืดหยุ่น และแตกหักง่าย ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงของสิ่งก่อสร้าง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะพัฒนาการซ่อมแซมตนเองของคอนกรีต (self-healing) โดยการใช้การตกตะกอนคาร์บอเนตโดยจุลินทรีย์ผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสของยูเรีย (Microbiologically induced calcite precipitation: MICP) การทดลองนี้ใช้แบคทีเรียจำพวก Bacillus spp. ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่มีการสะสมแคลเซียมคาร์บอเนต โดยใช้สารตั้งต้นเป็น แคลเซียมไอออน ยูเรีย และ น้ำ ได้แก่ Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium และ Bacillus subtilis ซึ่งเป็นแบคทีเรียไม่ก่อโรค การทดลองแบ่งออกเป็นสองส่วน ได้แก่ 1) การหาความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหมาะสม เป็นการทดลองเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของยูเรียและแคลเซียมไอออนในอาหารเลี้ยงเชื้อ เพื่อหาความเข้มข้นที่ทำให้แบคทีเรียมีการตกตะกอนของแร่มากที่สุด 2) การหาอัตราการตกตะกอนของแร่ โดยการผสมคอนกรีตกับแบคทีเรียและความเข้มข้นของอาหารเลี้ยงเชื้อที่ดีที่สุด ลงในแม่พิมพ์ จากนั้นทำรอยแตก และวิเคราะห์อัตราการตกตะกอนของแร่จากภาพถ่าย จากการทดลองหาความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหมาะสม พบว่าความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแบคทีเรีย Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium และ Bacillus subtilis คือ แคลเซียมคลอไรด์ 0.3 M ยูเรีย 1.2 M, แคลเซียมคลอไรด์ 0.3 M ยูเรีย 0.8 M และ แคลเซียมคลอไรด์ 0.7 M ยูเรีย 1.1 M ตามลำดับ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับชุดทดลองอื่น ๆ แบคทีเรียตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต ได้ในปริมาณ (กรัม/เซลล์) ที่ไม่มีความแตกต่างชัดเจน จึงสรุปได้ว่า การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแคลเซียมคลอไรด์ในช่วง 0.1 M - 0.7 M และความเข้มข้นของยูเรียในช่วง 0.6 M - 1.2 M ไม่มีผลต่อการตกตะกอนในแบคทีเรียทั้งสามชนิดนี้ ในส่วนการทดลองการหาอัตราการตกตะกอนของแร่ สามารถสรุปได้ว่า Bacillus subtilis สามารถเกิดการตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตได้ดีที่สุด ถัดมา คือแบคทีเรีย Bacillus licheniformis และ Bacillus megaterium ตามลำดับ นอกจากนี้ตะกอน CaCO3 ที่ได้ถูกยืนยันด้วย Scanning Electron microscopy(SEM) และ Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) อีกทั้งการติดตามผลการเจริญเติบโตของแบคทีเรียแสดงถึง เมื่อเวลาเพิ่มขึ้น ปริมาณความเข้มข้นของแบคทีเรียมีค่ามากขึ้น ในขณะที่ค่า pH และความเข้มข้นยูเรียลดลง จึงสรุปได้ว่าแบคทีเรียมีการใช้งานยูเรีย ในการตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต