Добрый день, дорогие друзья!
В этой статье мы рассмотрим с вами проблемы перенаселения, различные исследования слоев почвы и то, как био-иженерия может повлиять на разные слои почвы и как все это связано.
Приятного прочтения!
Население планеты и гражданская инфраструктура постоянно растут, такими темпами, что сложно уследить.
Численность населения, например Соединенных Штатов составляет около трехсот миллионов человек.
Инфраструктуры недостаточно в таких странах, как Китай, где 10 миллионов человек ежегодно иммигрируют в крупные города.
Особенно остро рост населения ощущается в исторических городах и регионах, где расширение ограничивается географическими границами и неадекватностью почвенных условий (например, Бостон, Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Мумбаи, Токио, Тайвань, Стамбул, Голландия, Япония).
Реабилитация и расширение гражданской инфраструктуры необходимо для удовлетворения постоянно растущих потребностей общества.
Но она непосредственно ограничена наличием компетентных почв на следующих территориях, которые можно построить.
В то же время, экологические условия, необходимые для поддержания жизни, ухудшаются и, по прогнозам, будут продолжать ухудшаться.
На это четко указывает следующее ожидаемое повышение уровня моря в результате глобального потепления, что можно объяснить в значительной степени выбросами углерода в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.
Еще одна проблема заключается в производстве цемента - материала, широко используемого в строительных процессах, в том числе для улучшения грунта.
В результате, существует явная общественная потребность в технологиях, которые нужно разработать для улучшения почвы, чтобы она была устойчивой.
Потребность в новых, устойчивых методах улучшения почвы продолжает расти, при этом более 40 000 мероприятий по мелиорации почв, с общей стоимостью более 6 миллиардов долларов США, проводятся каждый год.
В большинстве этих методов улучшения почвы используется механическая энергия и искусственные материалы. Которые требуют значительных затрат энергии и ресурсов для производства материалов и установки.
Распространенным подходом является введение синтетических искусственных материалов, таких как микротонкий цемент, эпоксидная смола, акрилмид, фенопласты, силикаты и полиуретан в поровое пространство для связывания частиц почвы вместе.
Это выполняется с использованием различных химических веществ и техники цементирования.
Эти подходы создают экологические проблемы и становятся все более распространенными.
Они находятся под контролем государственной политики и общественного мнения: все химические растворы за исключением силиката натрия, являются токсичными и опасными.
В 1974 г. акриламидный раствор был связан с пятью случаями отравления водой в Японии, в результате чего почти все химические растворы были запрещены.
В следствии чего, недавние инициативы в некоторых странах предлагают запретить все синтетические вещества и искусственные цементировочные материалы.
Кроме того, все применяемые в настоящее время методы закачки цементного раствора страдают от низкой "определенности исполнения", т.е. от возможности создания условий, указанных в исходном техническом проекте на месте.
В общем, методы обработки цементацией эффективны только на расстоянии до 1-2 м.
Тем не менее, контроль качества в процессе строительства в первую очередь заключается в следующем:
мониторинг объема закачки и давления; никаких измерений в реальном времени не проводится.
Неопределенность в окончательном состоянии объекта строительства заставляет консервативно перепроектировать, что приводит к ненужным проектам, лишним расходам и к избыточному количеству неиспользованного цемента.
Необходимые альтернативные решения
Сочетание этих факторов обусловливает необходимость проведения геологоразведочных работ и разработка новых альтернативных методов мелиорации почвы и соответствующих надежных методов мониторинга.
Новые захватывающие возможности для использования биологических процессов в качестве посредника при улучшении ситуации свойств почвы появились недавно.
Эти возможности стали реальными благодаря междисциплинарным исследованиям в месте стыка микробиологии, геохимии и гражданского строительства.
Рассмотрена необходимая совместимость между почвой и микробами.
Основное внимание уделяется био-опосредованным кальцитовым осадкам песков.
С момента проведения первых исследований, этот процесс в настоящее время более продвинут, чем альтернативы.
Попытаемся завершить данный вопрос, друзья.
Наконец, основные проблемы, которые ждут нас впереди, а именно: оптимизация и масштабирование процессов, а также образование/подготовка исследователей/практиков, на данный момент обсуждаются и находятся на стадии разработки.
Спасибо за внимание, до новых встреч!