Biomineralization and it's application

Biomineralizacja jest procesem powszechnie występującym wśród wielu grup organizmów. Ta praca skupia się na mikrobiologicznie indukowaym wytrącaniu węglanu wapnia (microbiologically induced calcium carbonate precipitation – MICP) przez bakterie wykazujące aktywność ureolityczną. Ureaza odgrywa ważną rolę w wytwarzaniu CaCO3 inicjując pierwszą z kilku reakcji, które prowadzą do powstania jonu węglanowego (CO32−) będącego ostatecznym akceptorem jonów wapnia. Omówiono wpływ pH, temperatury i gatunku bakterii, na aktywność ureazy oraz ilość i typ tworzonego minerału. Przedstawiono przykłady zastosowania MICP takie jak: wzmocnienie gruntu, Oczyszczanie gleby i ścieków z metali ciężkich i radionuklidów, sekwestracja CO2, produkcja biocegieł i biocementu oraz renowacja i ochrona kamiennych zabytków. W podanych przykładach technologia oparta na mikrobiologicznym strącaniu węglanu wapnia jest przedstawiona jako ekologiczna alternatywa dla obecnych, konwencjonalnych rozwiązań. Wady i ograniczenia tej techniki to między innymi wysokie koszty i wieloczynnikowość procesu. Problemy te stanowią multidyscyplinarne wyzwanie przed wprowadzeniem technologii MICP na skalę komercyjną.

Biomineralization is a common process among many groups of organisms. This work focuses on microbiologically induced calcium carbonate precipitation (MICP) by bacteria showing ureolytic activity. Urease plays an important role in the production of CaCO3 by initiating the first of several reactions that lead to the formation of a carbonate ion (CO32-) which is the ultimate calcium ion acceptor. The effects of pH, temperature and bacterial species, on the activity of urease and the amount and type of mineral formed are discussed. Examples of MICP applications such as soil strength improvement,treatment of soil and wastewaters from heavy metals and radionuclides, CO2 sequestration, production of bio-brick and bio-cement and renovation and protection of stone monuments are presented. In the examples given, the technology based on microbiological precipitation of calcium carbonate is presented as an ecological alternative to current, conventional solutions. The disadvantages and limitations of this technique include high costs and multi-factoriality of the process. These problems represent a multidisciplinary challenge for the commercial introduction of MICP technology.