ผงเพิ่มเสถียรภาพของดินจากแบคทีเรียกลุ่มผลิตเอนไซม์ยูรีเอส Bacillus subtilis
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
นราวิชญ์ ประเทืองสุขพงษ์, เอกอมร ศรีจอมขวัญ, พจน์อาภา พวงลำใย
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อาจรีย์ ธิราช
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
กระบวนการ Microbial Induced Calcite Precipitation (MICP) เป็นการใช้ประโยชน์แบคทีเรียกลุ่มผลิตเอนไซม์ยูรีเอส (ureolytic bacteria) ในการสลายยูเรียให้เป็นแอมโมเนียมไอออนและคาร์บอเนตไอออน โดยคาร์บอเนตไอออนจะจับกับแคลเซียมไอออนในดินเพื่อสร้างแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ซึ่งสามารถเชื่อมอนุภาคของดินและทำให้ดินมีความแข็งแรงมากขึ้น อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ยังมีจุดที่สามารถพัฒนาต่อได้คือการบำบัดแอมโมเนียมไอออนที่เกิดขึ้นมา เพราะมีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมสูง โครงงานนี้จึงตั้งเป้าหมายที่จะใช้ประโยชน์จากไนตริฟายอิงแบคทีเรีย (nitrifying bacteria) ที่มีอยู่ทั่วไปในดินในการเปลี่ยนแอมโมเนียมไอออนที่เกิดขึ้นให้เป็นไนเตรตโดยการใส่สารเคมีไดโพแทสเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟต (K2HPO4) เพื่อเร่งการเจริญเติบโต และหาความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบำบัดแอมโมเนียมที่เกิดขึ้น จากนั้นจึงนำข้อมูลความเข้มข้นที่ได้มาทำชุดผลิตภัณฑ์ผงเพื่อการใช้งาน กระบวนการทดลองเริ่มจากการทดสอบการเกิด MICP ของ Bacillus subtilis ในอาหารเหลวและในดิน จากนั้นจึงทดลองใส่ไดโพแทสเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟตที่ความเข้มข้นต่าง ๆ เพื่อเร่งการเจริญเติบโตไนตริฟายอิงแบคทีเรียและบำบัดแอมโมเนียมไอออน จากการทดลองพบว่ามีผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา MICP ของ B. subtilis ในอาหารเหลวและเมื่อทดลองในดินพบว่ากระบวนการ MICP เพิ่มความสามารถในการรับความเค้นเฉือน (shear stress) ของดิน และดินมีความสามารถในการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นซึ่งสามารถเกิดจากไอออนที่เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา MICP เมื่อทดลองใส่ไดโพแทสเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟตพบว่าความเข้มข้นที่สามารถบำบัดแอมโมเนียมได้มากที่สุดคือ 1250 มิลลิกรัมต่อลิตร และความเข้มข้นนี้สามารถนำไปคำนวณสูตรสำหรับการทำชุดผลิตภัณฑ์ผง
Microbial Induced Calcite Precipitation (MICP) is the utilization of ureolytic bacteria in hydrolyzing urea to be ammonium ions and carbonate ions. Carbonate ions will bind with calcium ions in soil to form calcium carbonate (CaCO3), which can join soil particles together and strengthen the soil. However, this process has a gap in its ammonium byproduct, which is harmful to the environment. Therefore, this project aims to use nitrifying bacteria commonly found in soil to oxidize ammonium to nitrate by adding potassium hydrogen phosphate (K2HPO4) to increase its growth rate, and find the optimal concentration. Then, a product would be created regarding the data. The experiment starts from testing that the Bacillus subtilis obtained can induce MICP. Then, different concentration of potassium hydrogen phosphate is added. The result shows calcium carbonate precipitate and the experiment in soil shows an increase in its ability to resist shear stress. Also, soil conductivity increases. The optimal concentration of potassium hydrogen phosphate is 1250 mg/L and this concentration can be used to calculate the formula of the powder.