nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন, তাতে CSS-এর সমর্থন সীমিত। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে ব্রাউজারের সর্বশেষ সংস্করণ ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড বন্ধ করে দিন)। এছাড়াও, সাইটের নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, এই সাইটে কোনো স্টাইল বা জাভাস্ক্রিপ্ট অন্তর্ভুক্ত করা হবে না।
ধূলিঝড় কৃষি, মানব স্বাস্থ্য, পরিবহন ব্যবস্থা এবং অবকাঠামোর উপর এর ধ্বংসাত্মক প্রভাবের কারণে বিশ্বজুড়ে অনেক দেশের জন্য একটি গুরুতর হুমকি সৃষ্টি করে। ফলস্বরূপ, বায়ু ক্ষয় একটি বৈশ্বিক সমস্যা হিসেবে বিবেচিত হয়। বায়ু ক্ষয় রোধ করার জন্য পরিবেশবান্ধব পদ্ধতিগুলোর মধ্যে একটি হলো মাইক্রোবিয়াল ইনডিউসড কার্বোনেট প্রেসিপিটেশন (MICP) ব্যবহার করা। তবে, ইউরিয়া-ভিত্তিক MICP-এর উপজাত, যেমন অ্যামোনিয়া, যখন প্রচুর পরিমাণে উৎপাদিত হয় তখন তা আদর্শ নয়। এই গবেষণায় ইউরিয়া উৎপাদন ছাড়াই MICP-এর অবক্ষয়ের জন্য ক্যালসিয়াম ফরমেট ব্যাকটেরিয়ার দুটি ফর্মুলেশন উপস্থাপন করা হয়েছে এবং অ্যামোনিয়া-উৎপাদনকারী নয় এমন ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট ব্যাকটেরিয়ার দুটি ফর্মুলেশনের সাথে এদের কার্যকারিতার ব্যাপক তুলনা করা হয়েছে। বিবেচিত ব্যাকটেরিয়াগুলো হলো ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স। প্রথমে, CaCO3 গঠন নিয়ন্ত্রণকারী উপাদানগুলোর সর্বোত্তম মান নির্ধারণ করা হয়েছিল। এরপর সর্বোত্তম ফর্মুলেশন দ্বারা শোধিত বালিয়াড়ির নমুনার উপর উইন্ড টানেল পরীক্ষা চালানো হয় এবং বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, স্ট্রিপিং থ্রেশহোল্ড বেগ এবং বালু বোমাবর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিমাপ করা হয়। অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) এবং এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন বিশ্লেষণের মাধ্যমে ক্যালসিয়াম কার্বোনেট (CaCO3) অ্যালোমর্ফগুলো মূল্যায়ন করা হয়েছিল। ক্যালসিয়াম কার্বোনেট গঠনের ক্ষেত্রে, ক্যালসিয়াম ফরমেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনগুলো অ্যাসিটেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনগুলোর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভালো ফল দিয়েছে। এছাড়াও, B. subtilis, B. amyloliquefaciens-এর চেয়ে বেশি ক্যালসিয়াম কার্বোনেট উৎপাদন করেছে। SEM মাইক্রোগ্রাফগুলোতে অধঃক্ষেপণের কারণে সৃষ্ট ক্যালসিয়াম কার্বোনেটের উপর সক্রিয় ও নিষ্ক্রিয় ব্যাকটেরিয়ার সংযুক্তি এবং ছাপ স্পষ্টভাবে দেখা গেছে। সমস্ত ফর্মুলেশনই বায়ুক্ষয় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছে।
দক্ষিণ-পশ্চিম মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, পশ্চিম চীন, সাহারা আফ্রিকা এবং মধ্যপ্রাচ্যের অনেক অংশের মতো শুষ্ক ও আধা-শুষ্ক অঞ্চলগুলির জন্য বায়ু ক্ষয় একটি প্রধান সমস্যা হিসাবে দীর্ঘকাল ধরে স্বীকৃত। শুষ্ক এবং অতি-শুষ্ক জলবায়ুতে কম বৃষ্টিপাত এই অঞ্চলগুলির বিশাল অংশকে মরুভূমি, বালিয়াড়ি এবং অনাবাদী জমিতে রূপান্তরিত করেছে। ক্রমাগত বায়ু ক্ষয় পরিবহন নেটওয়ার্ক, কৃষি জমি এবং শিল্প জমির মতো অবকাঠামোর জন্য পরিবেশগত হুমকি সৃষ্টি করে, যা এই অঞ্চলগুলিতে নিম্নমানের জীবনযাত্রা এবং নগর উন্নয়নের উচ্চ ব্যয়ের কারণ হয়। গুরুত্বপূর্ণভাবে, বায়ু ক্ষয় কেবল যে স্থানে ঘটে সেখানেই প্রভাব ফেলে না, বরং এটি বাতাসের মাধ্যমে কণাগুলিকে উৎস থেকে অনেক দূরে পরিবহন করে প্রত্যন্ত সম্প্রদায়গুলিতে স্বাস্থ্য ও অর্থনৈতিক সমস্যাও সৃষ্টি করে।
বায়ু ক্ষয় নিয়ন্ত্রণ একটি বৈশ্বিক সমস্যা। বায়ু ক্ষয় নিয়ন্ত্রণের জন্য মাটি স্থিতিশীল করার বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতিগুলোর মধ্যে রয়েছে পানি প্রয়োগ⁷, তেল মালচ⁸, বায়োপলিমার⁵, অণুজীব দ্বারা সৃষ্ট কার্বনেট অধঃক্ষেপণ (MICP)⁹,¹⁰,¹¹,¹² এবং এনজাইম দ্বারা সৃষ্ট কার্বনেট অধঃক্ষেপণ (EICP)¹-এর মতো উপকরণ। মাঠে ধূলিকণা দমনের জন্য মাটি ভেজানো একটি প্রচলিত পদ্ধতি। তবে, এর দ্রুত বাষ্পীভবনের কারণে শুষ্ক ও আধা-শুষ্ক অঞ্চলে এই পদ্ধতির কার্যকারিতা সীমিত¹। তেল মালচিং যৌগ প্রয়োগ করলে বালির সংহতি এবং আন্তঃকণা ঘর্ষণ বৃদ্ধি পায়। এদের সংহতিমূলক বৈশিষ্ট্য বালুকণাগুলোকে একত্রে বেঁধে রাখে; তবে, তেল মালচ অন্যান্য সমস্যাও তৈরি করে; এদের গাঢ় রঙ তাপ শোষণ বাড়িয়ে দেয় এবং উদ্ভিদ ও অণুজীবের মৃত্যুর কারণ হয়। এদের গন্ধ ও ধোঁয়া শ্বাসকষ্টের কারণ হতে পারে এবং সবচেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে, এদের উচ্চ মূল্য আরেকটি বাধা। বায়োপলিমার হলো বায়ু ক্ষয় প্রশমনের জন্য সম্প্রতি প্রস্তাবিত একটি পরিবেশ-বান্ধব পদ্ধতি; এগুলো উদ্ভিদ, প্রাণী এবং ব্যাকটেরিয়ার মতো প্রাকৃতিক উৎস থেকে নিষ্কাশন করা হয়। জ্যান্থান গাম, গুয়ার গাম, কাইটোসান এবং জেলান গাম হলো প্রকৌশল ক্ষেত্রে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত বায়োপলিমার৫। তবে, পানিতে দ্রবণীয় বায়োপলিমারগুলো পানির সংস্পর্শে এলে শক্তি হারাতে পারে এবং মাটি থেকে ধুয়ে বেরিয়ে যেতে পারে১৩,১৪। কাঁচা রাস্তা, টেইলিং পন্ড এবং নির্মাণ সাইটসহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে ধুলো দমনের জন্য EICP একটি কার্যকর পদ্ধতি হিসেবে প্রমাণিত হয়েছে। যদিও এর ফলাফল উৎসাহব্যঞ্জক, তবুও কিছু সম্ভাব্য অসুবিধা অবশ্যই বিবেচনা করতে হবে, যেমন খরচ এবং নিউক্লিয়েশন সাইটের অভাব (যা CaCO3 ক্রিস্টালের গঠন এবং অধঃক্ষেপণকে ত্বরান্বিত করে১৫,১৬)।
MICP সর্বপ্রথম ঊনবিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে মারে এবং আরউইন (১৮৯০) এবং স্টাইনম্যান (১৯০১) দ্বারা সামুদ্রিক অণুজীব দ্বারা ইউরিয়া অবক্ষয়ের উপর তাদের গবেষণায় বর্ণিত হয়েছিল¹⁷। MICP একটি প্রাকৃতিকভাবে সংঘটিত জৈবিক প্রক্রিয়া যা বিভিন্ন অণুজীবীয় কার্যকলাপ এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত, যেখানে অণুজীবীয় বিপাক থেকে প্রাপ্ত কার্বনেট আয়নের সাথে পরিবেশের ক্যালসিয়াম আয়নের বিক্রিয়ার মাধ্যমে ক্যালসিয়াম কার্বনেট অধঃক্ষেপিত হয়¹⁸,¹⁹। ইউরিয়া-অবক্ষয়কারী নাইট্রোজেন চক্রের সাথে জড়িত MICP (ইউরিয়া-অবক্ষয়কারী MICP) হলো অণুজীব-প্ররোচিত কার্বনেট অধঃক্ষেপণের সবচেয়ে সাধারণ প্রকার, যেখানে ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদিত ইউরেজ এনজাইম ইউরিয়ার হাইড্রোলাইসিসকে অনুঘটক করে²⁰,²¹,²²,²³,²⁴,²⁵,²⁶,²⁷ নিম্নরূপ:
জৈব লবণ জারণের কার্বন চক্র জড়িত MICP-তে (ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়া MICP প্রকার), হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া অ্যাসিটেট, ল্যাকটেট, সাইট্রেট, সাকসিনেট, অক্সালেট, ম্যালেট এবং গ্লাইঅক্সিলেটের মতো জৈব লবণকে শক্তির উৎস হিসেবে ব্যবহার করে কার্বনেট খনিজ তৈরি করে। কার্বন উৎস হিসেবে ক্যালসিয়াম ল্যাকটেট এবং ক্যালসিয়াম আয়নের উপস্থিতিতে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের রাসায়নিক বিক্রিয়াটি সমীকরণ (5) এ দেখানো হয়েছে।
MICP প্রক্রিয়ায়, ব্যাকটেরিয়ার কোষগুলি নিউক্লিয়েশন সাইট সরবরাহ করে যা ক্যালসিয়াম কার্বনেটের অধঃক্ষেপণের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ; ব্যাকটেরিয়ার কোষের পৃষ্ঠ ঋণাত্মকভাবে চার্জযুক্ত এবং ক্যালসিয়াম আয়নের মতো দ্বিযোজী ক্যাটায়নের জন্য একটি অধিশোষক হিসাবে কাজ করতে পারে। ব্যাকটেরিয়ার কোষে ক্যালসিয়াম আয়ন অধিশোষণের মাধ্যমে, যখন কার্বনেট আয়নের ঘনত্ব পর্যাপ্ত হয়, তখন ক্যালসিয়াম ক্যাটায়ন এবং কার্বনেট অ্যানায়ন বিক্রিয়া করে এবং ব্যাকটেরিয়ার পৃষ্ঠে ক্যালসিয়াম কার্বনেট অধঃক্ষিপ্ত হয়২৯,৩০। প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে৩১,৩২:
জৈবিকভাবে উৎপন্ন ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্ফটিককে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: ক্যালসাইট, ভ্যাটেরাইট এবং অ্যারাগোনাইট। এদের মধ্যে, ক্যালসাইট এবং ভ্যাটেরাইট হলো ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সৃষ্ট সবচেয়ে সাধারণ ক্যালসিয়াম কার্বনেট অ্যালোমর্ফ। ক্যালসাইট হলো সবচেয়ে তাপগতিগতভাবে স্থিতিশীল ক্যালসিয়াম কার্বনেট অ্যালোমর্ফ। যদিও ভ্যাটেরাইটকে মেটাস্টেবল (অস্থায়ী স্থিতিশীল) বলে জানা গেছে, এটি অবশেষে ক্যালসাইটে রূপান্তরিত হয়। এই স্ফটিকগুলোর মধ্যে ভ্যাটেরাইট সবচেয়ে ঘন। এটি একটি ষড়ভুজাকার স্ফটিক যা এর বৃহত্তর আকারের কারণে অন্যান্য ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্ফটিকের তুলনায় ভালো ছিদ্র পূরণের ক্ষমতা রাখে। ইউরিয়া দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত এবং ইউরিয়া দ্বারা অ-ক্ষয়প্রাপ্ত উভয় প্রকার MICP-ই ভ্যাটেরাইটের অধঃক্ষেপ সৃষ্টি করতে পারে।
যদিও MICP সমস্যাযুক্ত মাটি এবং বায়ু ক্ষয়ের ঝুঁকিপূর্ণ মাটি স্থিতিশীল করার ক্ষেত্রে আশাব্যঞ্জক সম্ভাবনা দেখিয়েছে42,43,44,45,46,47,48, ইউরিয়া হাইড্রোলাইসিসের একটি উপজাত হলো অ্যামোনিয়া, যা সংস্পর্শের মাত্রার উপর নির্ভর করে হালকা থেকে গুরুতর স্বাস্থ্য সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে49। এই পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া এই বিশেষ প্রযুক্তির ব্যবহারকে বিতর্কিত করে তোলে, বিশেষ করে যখন ধূলিকণা দমনের মতো বড় এলাকা শোধন করার প্রয়োজন হয়। এছাড়াও, যখন প্রক্রিয়াটি উচ্চ প্রয়োগ হারে এবং বৃহৎ পরিমাণে চালানো হয় তখন অ্যামোনিয়ার গন্ধ অসহনীয় হয়ে ওঠে, যা এর ব্যবহারিক প্রয়োগযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে। যদিও সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে অ্যামোনিয়াম আয়নকে স্ট্রুভাইটের মতো অন্যান্য পণ্যে রূপান্তরিত করে হ্রাস করা যেতে পারে, এই পদ্ধতিগুলি অ্যামোনিয়াম আয়নকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করে না50। অতএব, এমন বিকল্প সমাধান অন্বেষণ করার প্রয়োজন রয়েছে যা অ্যামোনিয়াম আয়ন তৈরি করে না। MICP-এর জন্য নন-ইউরিয়া অবক্ষয় পথের ব্যবহার একটি সম্ভাব্য সমাধান প্রদান করতে পারে যা বায়ু ক্ষয় প্রশমনের প্রেক্ষাপটে খুব কমই অন্বেষণ করা হয়েছে। ফাত্তাহি এট আল। ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস মেগাটোরিয়াম৪১ ব্যবহার করে ইউরিয়া-মুক্ত এমআইসিপি অবক্ষয় নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে, যেখানে মোহেব্বি ও তার সহযোগীরা ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স৯ ব্যবহার করেছেন। তবে, তাদের গবেষণাটি অন্যান্য ক্যালসিয়াম উৎস এবং হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ার সাথে তুলনা করা হয়নি, যা শেষ পর্যন্ত বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে পারত। বায়ু ক্ষয় প্রশমনে ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথের সাথে ইউরিয়া অবক্ষয় পথের তুলনা করে এমন সাহিত্যেরও অভাব রয়েছে।
এছাড়াও, বেশিরভাগ বায়ু ক্ষয় এবং ধূলিকণা নিয়ন্ত্রণ গবেষণা সমতল পৃষ্ঠযুক্ত মাটির নমুনার উপর পরিচালিত হয়েছে।¹⁵¹,⁵²,⁵³ তবে, প্রকৃতিতে পাহাড় এবং নিম্নভূমির তুলনায় সমতল পৃষ্ঠ কম দেখা যায়। এই কারণেই মরু অঞ্চলে বালিয়াড়ি সবচেয়ে সাধারণ ভূ-প্রাকৃতিক বৈশিষ্ট্য।
উপরে উল্লিখিত সীমাবদ্ধতাগুলো কাটিয়ে ওঠার জন্য, এই গবেষণার লক্ষ্য ছিল এক নতুন ধরনের অ্যামোনিয়া-উৎপাদনকারী নয় এমন ব্যাকটেরিয়া প্রবর্তন করা। এই উদ্দেশ্যে, আমরা ইউরিয়া-বিহীন MICP পথগুলো বিবেচনা করেছি। দুটি ক্যালসিয়াম উৎসের (ক্যালসিয়াম ফরমেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট) কার্যকারিতা পরীক্ষা করা হয়েছিল। লেখকদের জ্ঞানানুসারে, দুটি ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়ার সংমিশ্রণ (যেমন ক্যালসিয়াম ফরমেট-ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ক্যালসিয়াম ফরমেট-ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স) ব্যবহার করে কার্বনেট অধঃক্ষেপণ নিয়ে পূর্ববর্তী কোনো গবেষণা করা হয়নি। এই ব্যাকটেরিয়াগুলো বেছে নেওয়ার কারণ হলো, তারা এমন এনজাইম তৈরি করে যা ক্যালসিয়াম ফরমেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেটের জারণকে অনুঘটক করে অণুজীবীয় কার্বনেট অধঃক্ষেপ তৈরি করে। আমরা pH, ব্যাকটেরিয়ার প্রকার ও ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, ব্যাকটেরিয়া ও ক্যালসিয়াম উৎসের দ্রবণের অনুপাত এবং কিউরিং সময়ের মতো সর্বোত্তম উপাদানগুলো খুঁজে বের করার জন্য একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ পরীক্ষামূলক গবেষণা পরিকল্পনা করেছি। অবশেষে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট অধঃক্ষেপণের মাধ্যমে বায়ু ক্ষয় দমনে এই ব্যাকটেরিয়াসমূহের কার্যকারিতা যাচাই করার জন্য বালিয়াড়ির উপর ধারাবাহিক উইন্ড টানেল পরীক্ষা চালানো হয়। এর মাধ্যমে বালির বায়ু ক্ষয়ের মাত্রা, প্রান্তিক ভাঙন বেগ এবং বায়ু আঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা নির্ধারণ করা হয় এবং পেনিট্রোমিটার পরিমাপ ও আণুবীক্ষণিক কাঠামোগত অধ্যয়নও (যেমন এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) বিশ্লেষণ এবং স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM)) সম্পন্ন করা হয়।
ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের জন্য ক্যালসিয়াম আয়ন এবং কার্বনেট আয়ন প্রয়োজন। ক্যালসিয়াম আয়ন বিভিন্ন ক্যালসিয়াম উৎস যেমন ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড, ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড এবং স্কিম মিল্ক পাউডার থেকে পাওয়া যেতে পারে৫৪,৫৫। কার্বনেট আয়ন বিভিন্ন অণুজীবীয় পদ্ধতিতে যেমন ইউরিয়া হাইড্রোলাইসিস এবং জৈব পদার্থের বায়বীয় বা অবায়বীয় জারণের মাধ্যমে উৎপাদিত হতে পারে৫৬। এই গবেষণায়, ফরমেট এবং অ্যাসিটেটের জারণ বিক্রিয়া থেকে কার্বনেট আয়ন পাওয়া গেছে। এছাড়াও, আমরা বিশুদ্ধ ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের জন্য ফরমেট এবং অ্যাসিটেটের ক্যালসিয়াম লবণ ব্যবহার করেছি, ফলে উপজাত হিসেবে শুধুমাত্র CO2 এবং H2O পাওয়া গেছে। এই প্রক্রিয়ায়, শুধুমাত্র একটি পদার্থই ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বনেট উৎস হিসেবে কাজ করে এবং কোনো অ্যামোনিয়া উৎপাদিত হয় না। এই বৈশিষ্ট্যগুলো আমাদের বিবেচিত ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বনেট উৎপাদন পদ্ধতিটিকে অত্যন্ত সম্ভাবনাময় করে তুলেছে।
ক্যালসিয়াম ফরমেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেটের বিক্রিয়ায় ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের প্রক্রিয়াটি সূত্র (7)-(14)-এ দেখানো হয়েছে। সূত্র (7)-(11) থেকে দেখা যায় যে ক্যালসিয়াম ফরমেট জলে দ্রবীভূত হয়ে ফর্মিক অ্যাসিড বা ফরমেট তৈরি করে। এইভাবে দ্রবণটি মুক্ত ক্যালসিয়াম এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের উৎস হিসেবে কাজ করে (সূত্র 8 এবং 9)। ফর্মিক অ্যাসিডের জারণের ফলে, ফর্মিক অ্যাসিডের কার্বন পরমাণুগুলি কার্বন ডাই অক্সাইডে রূপান্তরিত হয় (সূত্র 10)। অবশেষে ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠিত হয় (সূত্র 11 এবং 12)।
একইভাবে, ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট থেকে ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠিত হয় (সমীকরণ ১৩-১৫), তবে এক্ষেত্রে ফরমিক অ্যাসিডের পরিবর্তে অ্যাসিটিক অ্যাসিড বা অ্যাসিটেট তৈরি হয়।
এনজাইমের উপস্থিতি ছাড়া, অ্যাসিটেট এবং ফরমেট কক্ষ তাপমাত্রায় জারিত হতে পারে না। FDH (ফরমেট ডিহাইড্রোজিনেজ) এবং CoA (কোএনজাইম A) যথাক্রমে ফরমেট এবং অ্যাসিটেটের জারণ ঘটিয়ে কার্বন ডাইঅক্সাইড তৈরি করে (সমীকরণ ১৬, ১৭) ৫৭, ৫৮, ৫৯। বিভিন্ন ব্যাকটেরিয়া এই এনজাইমগুলি তৈরি করতে সক্ষম, এবং এই গবেষণায় হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া, যথা ব্যাসিলাস সাবটিলিস (PTCC #1204 (পার্সিয়ান টাইপ কালচার কালেকশন), যা NCIMB #13061 (ইন্টারন্যাশনাল কালেকশন অফ ব্যাকটেরিয়া, ইস্ট, ফাজ, প্লাজমিড, প্ল্যান্ট সিডস অ্যান্ড প্ল্যান্ট সেল টিস্যু কালচারস) নামেও পরিচিত) এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স (PTCC #1732, NCIMB #12077) ব্যবহার করা হয়েছিল। এই ব্যাকটেরিয়াগুলোকে নিউট্রিয়েন্ট ব্রথ (NBR) (105443 Merck) নামক একটি মাধ্যমে কালচার করা হয়েছিল, যেটিতে মিট পেপটন (5 গ্রাম/লিটার) এবং মিট এক্সট্র্যাক্ট (3 গ্রাম/লিটার) ছিল।
এইভাবে, দুটি ক্যালসিয়াম উৎস এবং দুটি ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে ক্যালসিয়াম কার্বনেট অধঃক্ষেপণ ঘটানোর জন্য চারটি ফর্মুলেশন প্রস্তুত করা হয়েছিল: ক্যালসিয়াম ফরমেট ও ব্যাসিলাস সাবটিলিস (FS), ক্যালসিয়াম ফরমেট ও ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স (FA), ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট ও ব্যাসিলাস সাবটিলিস (AS), এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট ও ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স (AA)।
পরীক্ষামূলক নকশার প্রথম অংশে, সর্বাধিক ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদন অর্জনকারী সর্বোত্তম সংমিশ্রণটি নির্ধারণ করার জন্য পরীক্ষা চালানো হয়েছিল। যেহেতু মাটির নমুনাগুলিতে ক্যালসিয়াম কার্বনেট ছিল, তাই বিভিন্ন সংমিশ্রণ দ্বারা উৎপাদিত CaCO3 সঠিকভাবে পরিমাপ করার জন্য এক সেট প্রাথমিক মূল্যায়ন পরীক্ষার নকশা করা হয়েছিল এবং কালচার মিডিয়াম ও ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের মিশ্রণগুলি মূল্যায়ন করা হয়েছিল। উপরে সংজ্ঞায়িত ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের প্রতিটি সংমিশ্রণের (FS, FA, AS, এবং AA) জন্য, অপ্টিমাইজেশন ফ্যাক্টরগুলি (ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, কিউরিং সময়, দ্রবণের অপটিক্যাল ডেনসিটি (OD) দ্বারা পরিমাপ করা ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের ঘনত্ব, ক্যালসিয়াম উৎস ও ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং pH) নির্ণয় করা হয়েছিল এবং পরবর্তী বিভাগগুলিতে বর্ণিত বালিয়াড়ি ট্রিটমেন্ট উইন্ড টানেল পরীক্ষায় ব্যবহার করা হয়েছিল।
প্রতিটি সংমিশ্রণের জন্য, CaCO3 অধঃক্ষেপণের প্রভাব অধ্যয়ন করতে এবং জৈব পদার্থের বায়বীয় জারণের সময় বিভিন্ন কারণ, যেমন ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, কিউরিং সময়, ব্যাকটেরিয়ার OD মান, ক্যালসিয়াম উৎস ও ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং pH মূল্যায়ন করতে ১৫০টি পরীক্ষা করা হয়েছিল (সারণি ১)। দ্রুততর বৃদ্ধি অর্জনের জন্য, ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স-এর বৃদ্ধি বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে সর্বোত্তম প্রক্রিয়ার জন্য pH পরিসীমা নির্বাচন করা হয়েছিল। এই বিষয়টি ফলাফল বিভাগে আরও বিস্তারিতভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।
অপ্টিমাইজেশন পর্বের জন্য নমুনা প্রস্তুত করতে নিম্নলিখিত পদক্ষেপগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল। প্রথমে কালচার মিডিয়ামের প্রাথমিক pH সামঞ্জস্য করে MICP দ্রবণ প্রস্তুত করা হয় এবং তারপর ১২১ °C তাপমাত্রায় ১৫ মিনিটের জন্য অটোক্লেভ করা হয়। এরপর স্ট্রেইনটিকে একটি ল্যামিনার এয়ার ফ্লোতে ইনোকুলেট করা হয় এবং একটি শেকিং ইনকিউবেটরে ৩০ °C তাপমাত্রা ও ১৮০ rpm গতিতে রাখা হয়। ব্যাকটেরিয়ার OD কাঙ্ক্ষিত মাত্রায় পৌঁছালে, এটিকে ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের সাথে কাঙ্ক্ষিত অনুপাতে মেশানো হয় (চিত্র ১ক)। MICP দ্রবণটিকে একটি শেকিং ইনকিউবেটরে ২২০ rpm গতি ও ৩০ °C তাপমাত্রায় লক্ষ্যমাত্রায় না পৌঁছানো পর্যন্ত বিক্রিয়া করতে ও জমাট বাঁধতে দেওয়া হয়। অধঃক্ষিপ্ত CaCO3-কে ৬০০০ g গতিতে ৫ মিনিটের জন্য সেন্ট্রিফিউগেশন করে আলাদা করা হয় এবং তারপর ক্যালসিমিটার পরীক্ষার জন্য নমুনা প্রস্তুত করতে ৪০ °C তাপমাত্রায় শুকানো হয় (চিত্র ১খ)। এরপর একটি বার্নার্ড ক্যালসিমিটার ব্যবহার করে CaCO3-এর অধঃক্ষেপণ পরিমাপ করা হয়েছিল, যেখানে CaCO3 পাউডার 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02)-এর সাথে বিক্রিয়া করে CO2 উৎপন্ন করে, এবং এই গ্যাসের আয়তন CaCO3-এর পরিমাণের পরিমাপক (চিত্র 1c)। CO2-এর আয়তনকে CaCO3-এর পরিমাণে রূপান্তর করার জন্য, বিশুদ্ধ CaCO3 পাউডারকে 1 N HCl দিয়ে ধুয়ে এবং উৎপন্ন CO2-এর বিপরীতে অঙ্কন করে একটি ক্রমাঙ্কন রেখা তৈরি করা হয়েছিল। অধঃক্ষিপ্ত CaCO3 পাউডারের গঠন এবং বিশুদ্ধতা SEM ইমেজিং এবং XRD বিশ্লেষণের মাধ্যমে পরীক্ষা করা হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়ার চারপাশে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের গঠন, গঠিত ক্যালসিয়াম কার্বনেটের দশা এবং ব্যাকটেরিয়ার কার্যকলাপ অধ্যয়নের জন্য 1000 গুণ বিবর্ধন ক্ষমতাসম্পন্ন একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করা হয়েছিল।
দেজেগ অববাহিকা ইরানের দক্ষিণ-পশ্চিম ফার্স প্রদেশের একটি সুপরিচিত ও ব্যাপকভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত অঞ্চল, এবং গবেষকরা এই এলাকা থেকে বায়ু-ক্ষয়িত মাটির নমুনা সংগ্রহ করেছেন। গবেষণার জন্য নমুনাগুলো মাটির উপরিভাগ থেকে নেওয়া হয়েছিল। মাটির নমুনাগুলোর ওপর করা সূচক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে, মাটিটি ছিল পলি মিশ্রিত দুর্বলভাবে বিন্যস্ত বেলে মাটি এবং একীভূত মৃত্তিকা শ্রেণিবিন্যাস পদ্ধতি (USC) অনুসারে এটিকে SP-SM হিসেবে শ্রেণিবদ্ধ করা হয়েছে (চিত্র ২ক)। XRD বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে, দেজেগের মাটি প্রধানত ক্যালসাইট এবং কোয়ার্টজ দ্বারা গঠিত (চিত্র ২খ)। এছাড়াও, EDX বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে, Al, K, এবং Fe-এর মতো অন্যান্য মৌলগুলোও অল্প পরিমাণে উপস্থিত ছিল।
বায়ুক্ষয় পরীক্ষার জন্য পরীক্ষাগারে বালিয়াড়ি প্রস্তুত করতে, মাটি ১৭০ মিমি উচ্চতা থেকে একটি ১০ মিমি ব্যাসের ফানেলের মাধ্যমে চূর্ণ করে একটি শক্ত পৃষ্ঠে আনা হয়েছিল, যার ফলে সাধারণত ৬০ মিমি উচ্চতা এবং ২১০ মিমি ব্যাসের একটি বালিয়াড়ি তৈরি হয়। প্রকৃতিতে, সর্বনিম্ন ঘনত্বের বালিয়াড়ি বায়ুপ্রবাহ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত হয়। একইভাবে, উপরোক্ত পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুত করা নমুনাটির আপেক্ষিক ঘনত্ব ছিল সর্বনিম্ন, γ = ১৪.১৪ kN/m³, যা একটি আনুভূমিক পৃষ্ঠে প্রায় ২৯.৭° স্থিতিকোণে জমা হয়ে একটি বালুশঙ্কু গঠন করে।
পূর্ববর্তী অংশে প্রাপ্ত সর্বোত্তম MICP দ্রবণটি বালিয়াড়ির ঢালে ১, ২ এবং ৩ lm-2 প্রয়োগ হারে স্প্রে করা হয়েছিল এবং তারপর নমুনাগুলিকে ৯ দিনের জন্য (অর্থাৎ সর্বোত্তম কিউরিং সময়) ৩০ °C তাপমাত্রায় একটি ইনকিউবেটরে সংরক্ষণ করা হয়েছিল (চিত্র ৩) এবং তারপর উইন্ড টানেল পরীক্ষার জন্য বের করে আনা হয়েছিল।
প্রতিটি ট্রিটমেন্টের জন্য চারটি নমুনা প্রস্তুত করা হয়েছিল; একটি পেনিট্রোমিটার ব্যবহার করে ক্যালসিয়াম কার্বোনেটের পরিমাণ এবং পৃষ্ঠের শক্তি পরিমাপের জন্য, এবং বাকি তিনটি নমুনা তিনটি ভিন্ন গতিতে ক্ষয় পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। উইন্ড টানেল পরীক্ষায়, বিভিন্ন বাতাসের গতিতে ক্ষয়ের পরিমাণ নির্ণয় করা হয়েছিল, এবং তারপরে ক্ষয়ের পরিমাণ বনাম বাতাসের গতির একটি প্লট ব্যবহার করে প্রতিটি ট্রিটমেন্ট নমুনার জন্য থ্রেশহোল্ড ব্রেকঅ্যাওয়ে বেগ নির্ধারণ করা হয়েছিল। বায়ু ক্ষয় পরীক্ষা ছাড়াও, ট্রিটমেন্ট করা নমুনাগুলোকে স্যান্ড বোম্বার্ডমেন্ট (অর্থাৎ, জাম্পিং পরীক্ষা) করা হয়েছিল। এই উদ্দেশ্যে ২ এবং ৩ লিটার/বর্গমিটার প্রয়োগ হারে দুটি অতিরিক্ত নমুনা প্রস্তুত করা হয়েছিল। স্যান্ড বোম্বার্ডমেন্ট পরীক্ষাটি ১৫ মিনিট ধরে চলেছিল এবং এর ফ্লাক্স ছিল ১২০ গ্রাম/বর্গমিটার, যা পূর্ববর্তী গবেষণাগুলোতে নির্বাচিত মানের পরিসরের মধ্যে ছিল⁶⁰,⁶¹,⁶²। অ্যাব্রেসিভ নজল এবং টিলার ভিত্তির মধ্যে অনুভূমিক দূরত্ব ছিল ৮০০ মিমি, যা টানেলের তলদেশ থেকে ১০০ মিমি উপরে অবস্থিত ছিল। এই অবস্থানটি এমনভাবে নির্ধারণ করা হয়েছিল যাতে লাফিয়ে ওঠা প্রায় সমস্ত বালুকণা টিলার উপর পড়ে।
উইন্ড টানেল পরীক্ষাটি ৮ মিটার দৈর্ঘ্য, ০.৪ মিটার প্রস্থ এবং ১ মিটার উচ্চতা বিশিষ্ট একটি খোলা উইন্ড টানেলে পরিচালিত হয়েছিল (চিত্র ৪ক)। উইন্ড টানেলটি গ্যালভানাইজড স্টিলের শিট দিয়ে তৈরি এবং এটি প্রতি সেকেন্ডে ২৫ মিটার পর্যন্ত বায়ুপ্রবাহের গতি তৈরি করতে পারে। এছাড়াও, ফ্যানের ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করতে এবং লক্ষ্যমাত্রার বায়ুপ্রবাহের গতি অর্জনের জন্য ফ্রিকোয়েন্সি ধীরে ধীরে বাড়াতে একটি ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টার ব্যবহার করা হয়। চিত্র ৪খ-তে বায়ুপ্রবাহ দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত বালিয়াড়ির পরিকল্পিত চিত্র এবং উইন্ড টানেলে পরিমাপ করা বায়ুপ্রবাহের গতির প্রোফাইল দেখানো হয়েছে।
অবশেষে, এই গবেষণায় প্রস্তাবিত নন-ইউরিয়ালাইটিক MICP ফর্মুলেশনের ফলাফলকে ইউরিয়ালাইটিক MICP কন্ট্রোল টেস্টের ফলাফলের সাথে তুলনা করার জন্য, বালিয়াড়ির নমুনাও প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং ইউরিয়া, ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং স্পোরোসারসিনা পেস্টুরি (যেহেতু স্পোরোসারসিনা পেস্টুরির ইউরেজ উৎপাদনের উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা রয়েছে) ধারণকারী একটি জৈবিক দ্রবণ দিয়ে সেগুলোকে শোধন করা হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অপটিক্যাল ডেনসিটি ছিল ১.৫, এবং ইউরিয়া ও ক্যালসিয়াম ক্লোরাইডের ঘনত্ব ছিল ১ M (পূর্ববর্তী গবেষণায় সুপারিশকৃত মানের উপর ভিত্তি করে নির্বাচিত)। কালচার মিডিয়ামে নিউট্রিয়েন্ট ব্রথ (৮ গ্রাম/লিটার) এবং ইউরিয়া (২০ গ্রাম/লিটার) ছিল। ব্যাকটেরিয়া দ্রবণটি বালিয়াড়ির পৃষ্ঠে স্প্রে করা হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়া সংযুক্ত হওয়ার জন্য ২৪ ঘন্টা রেখে দেওয়া হয়েছিল। সংযুক্ত হওয়ার ২৪ ঘন্টা পরে, একটি সিমেন্টিং দ্রবণ (ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং ইউরিয়া) স্প্রে করা হয়েছিল। ইউরিয়ালাইটিক MICP কন্ট্রোল টেস্টকে অতঃপর UMC হিসাবে উল্লেখ করা হবে। চোই এট আল.৬৬ দ্বারা প্রস্তাবিত পদ্ধতি অনুসারে ধৌতকরণের মাধ্যমে ইউরিয়ালিটিক্যালি এবং নন-ইউরিয়ালিটিক্যালি শোধিত মাটির নমুনার ক্যালসিয়াম কার্বনেট পরিমাণ নির্ণয় করা হয়েছিল।
চিত্র ৫-এ ৫ থেকে ১০ প্রাথমিক pH পরিসরের কালচার মিডিয়ামে (পুষ্টি দ্রবণ) ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিসের বৃদ্ধির বক্ররেখা দেখানো হয়েছে। চিত্র থেকে দেখা যায়, ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিস যথাক্রমে pH ৬-৮ এবং ৭-৯ পরিসরে দ্রুততর বৃদ্ধি পেয়েছে। তাই, অপটিমাইজেশন পর্যায়ে এই pH পরিসরটি গ্রহণ করা হয়েছিল।
পুষ্টি মাধ্যমের বিভিন্ন প্রাথমিক pH মানে (ক) ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকুইফ্যাসিয়েন্স এবং (খ) ব্যাসিলাস সাবটিলিসের বৃদ্ধি রেখাচিত্র।
চিত্র ৬ বার্নার্ড লাইমমিটারে উৎপাদিত কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ দেখায়, যা অধঃক্ষিপ্ত ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO3) নির্দেশ করে। যেহেতু প্রতিটি সংমিশ্রণে একটি উপাদান স্থির রাখা হয়েছিল এবং অন্যান্য উপাদানগুলো পরিবর্তন করা হয়েছিল, তাই এই গ্রাফগুলোর প্রতিটি বিন্দু সেই পরীক্ষা সেটে কার্বন ডাই অক্সাইডের সর্বোচ্চ আয়তনকে নির্দেশ করে। চিত্রে যেমন দেখানো হয়েছে, ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উৎপাদনও বেড়েছে। সুতরাং, ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব সরাসরি ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উৎপাদনকে প্রভাবিত করে। যেহেতু ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বন উৎস একই (অর্থাৎ, ক্যালসিয়াম ফরমেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট), তাই যত বেশি ক্যালসিয়াম আয়ন নির্গত হয়, তত বেশি ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠিত হয় (চিত্র ৬ক)। AS এবং AA ফর্মুলেশনগুলোতে, কিউরিং সময় বাড়ার সাথে সাথে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উৎপাদন ক্রমাগত বাড়তে থাকে এবং ৯ দিন পর অধঃক্ষেপের পরিমাণ প্রায় অপরিবর্তিত ছিল। FA ফর্মুলেশনে, কিউরিং সময় ৬ দিন অতিক্রম করলে ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের হার কমে যায়। অন্যান্য ফর্মুলেশনের তুলনায়, FS ফর্মুলেশনটি ৩ দিন পর তুলনামূলকভাবে কম ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের হার দেখিয়েছে (চিত্র ৬খ)। FA এবং FS ফর্মুলেশনগুলিতে তিন দিন পর মোট ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের যথাক্রমে ৭০% এবং ৮৭% পাওয়া গিয়েছিল, যেখানে AA এবং AS ফর্মুলেশনগুলিতে এই অনুপাত ছিল যথাক্রমে মাত্র প্রায় ৪৬% এবং ৪৫%। এটি নির্দেশ করে যে অ্যাসিটেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনের তুলনায় ফর্মিক অ্যাসিড-ভিত্তিক ফর্মুলেশনে প্রাথমিক পর্যায়ে CaCO3 গঠনের হার বেশি। তবে, কিউরিং সময় বাড়ার সাথে সাথে গঠনের হার কমে যায়। চিত্র ৬গ থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, OD1-এর উপরের ব্যাকটেরিয়ার ঘনত্বেও ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনে কোনো উল্লেখযোগ্য অবদান নেই।
বার্নার্ড ক্যালসিমিটার দ্বারা পরিমাপকৃত CO2 আয়তনের পরিবর্তন (এবং সংশ্লিষ্ট CaCO3 পরিমাণ), যা নিম্নলিখিত বিষয়গুলির উপর নির্ভরশীল: (ক) ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, (খ) সেটিং টাইম, (গ) OD, (ঘ) প্রাথমিক pH, (ঙ) ক্যালসিয়াম উৎস ও ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত (প্রতিটি ফর্মুলেশনের জন্য); এবং (চ) ক্যালসিয়াম উৎস ও ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি সংমিশ্রণের জন্য উৎপাদিত ক্যালসিয়াম কার্বনেটের সর্বোচ্চ পরিমাণ।
মিডিয়ামের প্রাথমিক pH-এর প্রভাব প্রসঙ্গে, চিত্র 6d দেখায় যে FA এবং FS-এর ক্ষেত্রে, pH 7-এ CaCO3 উৎপাদন সর্বোচ্চ মানে পৌঁছেছে। এই পর্যবেক্ষণটি পূর্ববর্তী গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যেখানে বলা হয়েছে যে FDH এনজাইমগুলি pH 7-6.7-এর মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল থাকে। তবে, AA এবং AS-এর ক্ষেত্রে, pH 7 অতিক্রম করলে CaCO3 অধঃক্ষেপণ বৃদ্ধি পায়। পূর্ববর্তী গবেষণায় আরও দেখা গেছে যে CoA এনজাইমের কার্যকলাপের জন্য সর্বোত্তম pH পরিসীমা হল 8 থেকে 9.2-6.8। যেহেতু CoA এনজাইমের কার্যকলাপ এবং B. amyloliquefaciens-এর বৃদ্ধির জন্য সর্বোত্তম pH পরিসীমা যথাক্রমে (8-9.2) এবং (6-8) (চিত্র 5a), তাই AA ফর্মুলেশনের সর্বোত্তম pH 8 হবে বলে আশা করা যায়, এবং এই দুটি pH পরিসীমা একে অপরের সাথে মিলে যায়। এই বিষয়টি পরীক্ষা দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে, যেমনটি চিত্র 6d-তে দেখানো হয়েছে। যেহেতু B. subtilis-এর বৃদ্ধির জন্য সর্বোত্তম pH হলো ৭-৯ (চিত্র ৫খ) এবং CoA এনজাইমের কার্যকলাপের জন্য সর্বোত্তম pH হলো ৮-৯.২, তাই সর্বোচ্চ CaCO3 অধঃক্ষেপণের পরিমাণ ৮-৯ pH পরিসরে হবে বলে আশা করা যায়, যা চিত্র ৬ঘ দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে (অর্থাৎ, সর্বোত্তম অধঃক্ষেপণ pH হলো ৯)। চিত্র ৬ঙ-তে দেখানো ফলাফল নির্দেশ করে যে অ্যাসিটেট এবং ফরমেট উভয় দ্রবণের ক্ষেত্রেই ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণ এবং ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের সর্বোত্তম অনুপাত হলো ১। তুলনার জন্য, বিভিন্ন পরিস্থিতিতে (যেমন, ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, কিউরিং সময়, OD, ক্যালসিয়াম উৎস ও ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং প্রাথমিক pH) সর্বোচ্চ CaCO3 উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ফর্মুলেশনের (যেমন, AA, AS, FA, এবং FS) কার্যকারিতা মূল্যায়ন করা হয়েছিল। পরীক্ষিত ফর্মুলেশনগুলোর মধ্যে, ফর্মুলেশন FS-এ সর্বোচ্চ CaCO3 উৎপাদন হয়েছিল, যা ফর্মুলেশন AA-এর তুলনায় প্রায় তিনগুণ বেশি ছিল (চিত্র ৬চ)। উভয় ক্যালসিয়াম উৎসের জন্য চারটি ব্যাকটেরিয়া-মুক্ত নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং ৩০ দিন পরেও কোনো CaCO3 অধঃক্ষেপণ পরিলক্ষিত হয়নি।
সমস্ত ফর্মুলেশনের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি চিত্রগুলি দেখিয়েছে যে ভ্যাটেরাইট ছিল প্রধান দশা যেখানে ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠিত হয়েছিল (চিত্র ৭)। ভ্যাটেরাইট স্ফটিকগুলি গোলাকার আকৃতির ছিল৬৯,৭০,৭১। দেখা গেছে যে ক্যালসিয়াম কার্বনেট ব্যাকটেরিয়ার কোষের উপর অধঃক্ষিপ্ত হয়েছিল কারণ ব্যাকটেরিয়ার কোষের পৃষ্ঠ ঋণাত্মকভাবে চার্জযুক্ত ছিল এবং দ্বিযোজী ক্যাটায়নের জন্য একটি অধিশোষক হিসাবে কাজ করতে পারতো। এই গবেষণায় ফর্মুলেশন FS-কে উদাহরণ হিসাবে নিলে, ২৪ ঘন্টা পরে, কিছু ব্যাকটেরিয়ার কোষে ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি হতে শুরু করে (চিত্র ৭ক), এবং ৪৮ ঘন্টা পরে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট দ্বারা আবৃত ব্যাকটেরিয়ার কোষের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, চিত্র ৭খ-তে যেমন দেখানো হয়েছে, ভ্যাটেরাইট কণাগুলিও সনাক্ত করা যেতে পারে। অবশেষে, ৭২ ঘন্টা পরে, বিপুল সংখ্যক ব্যাকটেরিয়া ভ্যাটেরাইট স্ফটিক দ্বারা আবদ্ধ বলে মনে হয়েছিল, এবং ভ্যাটেরাইট কণার সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছিল (চিত্র ৭গ)।
সময়ের সাথে সাথে FS মিশ্রণে CaCO3 অধঃক্ষেপণের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি পর্যবেক্ষণ: (ক) ২৪, (খ) ৪৮ এবং (গ) ৭২ ঘণ্টা।
অধঃক্ষিপ্ত দশার গঠন আরও বিশদভাবে অনুসন্ধান করার জন্য, পাউডারগুলোর এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) এবং SEM বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। XRD স্পেকট্রা (চিত্র ৮ক) এবং SEM মাইক্রোগ্রাফ (চিত্র ৮খ, গ) ভ্যাটেরাইট স্ফটিকের উপস্থিতি নিশ্চিত করেছে, কারণ সেগুলোর আকৃতি লেটুস পাতার মতো ছিল এবং ভ্যাটেরাইটের শীর্ষবিন্দু ও অধঃক্ষেপের শীর্ষবিন্দুর মধ্যে একটি সামঞ্জস্য পরিলক্ষিত হয়েছিল।
(ক) গঠিত CaCO3 এবং ভ্যাটেরাইটের এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন স্পেকট্রামের তুলনা। যথাক্রমে (খ) ১ কিলোহার্জ এবং (গ) ৫.২৭ কিলোহার্জ বিবর্ধনে ভ্যাটেরাইটের SEM মাইক্রোগ্রাফ।
উইন্ড টানেল পরীক্ষার ফলাফল চিত্র ৯ক, খ-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ৯ক থেকে দেখা যায় যে, অপরিশোধিত বালির থ্রেশহোল্ড ইরোশন ভেলোসিটি (TDV) প্রায় ৪.৩২ মি/সে। ১ লি/মি² প্রয়োগ হারে (চিত্র ৯ক), FA, FS, AA এবং UMC ভগ্নাংশগুলোর জন্য মৃত্তিকা ক্ষয়ের হারের রেখাগুলোর ঢাল অপরিশোধিত বালিয়াড়ির ঢালের প্রায় সমান। এটি নির্দেশ করে যে এই প্রয়োগ হারে শোধন প্রক্রিয়াটি অকার্যকর এবং বাতাসের গতি TDV অতিক্রম করার সাথে সাথেই মাটির পাতলা স্তরটি অদৃশ্য হয়ে যায় এবং বালিয়াড়ির ক্ষয়ের হার অপরিশোধিত বালিয়াড়ির সমান হয়ে যায়। AS ভগ্নাংশের ক্ষয়ের ঢালও নিম্নতর অ্যাবসিসা (অর্থাৎ TDV) যুক্ত অন্যান্য ভগ্নাংশগুলোর তুলনায় কম (চিত্র ৯ক)। চিত্র ৯খ-এর তীরচিহ্নগুলো নির্দেশ করে যে, ২৫ মি/সে সর্বোচ্চ বাতাসের গতিতে ২ এবং ৩ লি/মি² প্রয়োগ হারে শোধিত বালিয়াড়িগুলোতে কোনো ক্ষয় ঘটেনি। অন্য কথায়, FS, FA, AS এবং UMC-এর ক্ষেত্রে, CaCO³ জমা হওয়ার কারণে সৃষ্ট বায়ু ক্ষয়ের বিরুদ্ধে টিলাগুলো সর্বোচ্চ বায়ু গতির (অর্থাৎ ২৫ মি/সে) তুলনায় ২ এবং ৩ লি/মি² প্রয়োগ হারে বেশি প্রতিরোধী ছিল। সুতরাং, এই পরীক্ষাগুলোতে প্রাপ্ত ২৫ মি/সে-এর TDV মানটি হলো চিত্র ৯খ-তে দেখানো প্রয়োগ হারগুলোর জন্য নিম্ন সীমা, শুধুমাত্র AA-এর ক্ষেত্রটি ছাড়া, যেখানে TDV প্রায় সর্বোচ্চ উইন্ড টানেল গতির সমান।
বায়ু ক্ষয় পরীক্ষা (ক) বায়ুর গতির সাপেক্ষে ওজন হ্রাস (প্রয়োগের হার ১ লি/মি²), (খ) প্রয়োগের হার এবং ফর্মুলেশনের সাপেক্ষে প্রান্তিক ছিঁড়ে যাওয়ার গতি (CA ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট, CF ক্যালসিয়াম ফরমেট)।
চিত্র ১০-এ বালি বর্ষণ পরীক্ষার পর বিভিন্ন ফর্মুলেশন এবং প্রয়োগের হারে শোধিত বালিয়াড়ির পৃষ্ঠের ক্ষয় দেখানো হয়েছে এবং এর পরিমাণগত ফলাফল চিত্র ১১-তে দেখানো হয়েছে। অশোধিত নমুনাটি দেখানো হয়নি কারণ এটি কোনো প্রতিরোধ দেখায়নি এবং বালি বর্ষণ পরীক্ষার সময় সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়েছিল (সম্পূর্ণ ভর হ্রাস)। চিত্র ১১ থেকে এটা স্পষ্ট যে, ২ লি/মি² প্রয়োগের হারে বায়োকম্পোজিশন AA দ্বারা শোধিত নমুনাটি তার ওজনের ৮৩.৫% হারিয়েছে, যেখানে বালি বর্ষণ প্রক্রিয়ার সময় অন্য সব নমুনার ক্ষয় ৩০%-এর কম ছিল। যখন প্রয়োগের হার বাড়িয়ে ৩ লি/মি² করা হয়েছিল, তখন সমস্ত শোধিত নমুনা তাদের ওজনের ২৫%-এর কম হারিয়েছে। উভয় প্রয়োগের হারেই, যৌগ FS বালি বর্ষণের বিরুদ্ধে সর্বোত্তম প্রতিরোধ দেখিয়েছে। FS এবং AA দ্বারা শোধিত নমুনাগুলিতে সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন বর্ষণ প্রতিরোধের কারণ হিসেবে তাদের সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন CaCO₃ অধঃক্ষেপণকে (চিত্র ৬চ) দায়ী করা যেতে পারে।
২ এবং ৩ লি/মি² প্রবাহ হারে বিভিন্ন গঠনের বালিয়াড়ির উপর বায়ু বর্ষণের ফলাফল (তীরচিহ্নগুলো বায়ুপ্রবাহের দিক নির্দেশ করে, ক্রসচিহ্নগুলো অঙ্কনতলের সাথে লম্ব বায়ুপ্রবাহের দিক নির্দেশ করে)।
চিত্র ১২-তে যেমন দেখানো হয়েছে, প্রয়োগের হার ১ লি/মি² থেকে ৩ লি/মি² পর্যন্ত বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে সমস্ত ফর্মুলার ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পরিমাণও বৃদ্ধি পেয়েছে। এছাড়াও, সমস্ত প্রয়োগের হারেই, সর্বোচ্চ ক্যালসিয়াম কার্বনেটযুক্ত ফর্মুলাটি ছিল FS, এবং এর পরেই ছিল FA ও UMC। এটি থেকে বোঝা যায় যে এই ফর্মুলাগুলোর পৃষ্ঠ প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি হতে পারে।
চিত্র ১৩ক-তে পারমিয়ামিটার পরীক্ষার মাধ্যমে পরিমাপকৃত অপরিশোধিত, নিয়ন্ত্রিত এবং পরিশোধিত মাটির নমুনার পৃষ্ঠ প্রতিরোধের পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। এই চিত্র থেকে এটি স্পষ্ট যে, প্রয়োগের হার বৃদ্ধির সাথে সাথে UMC, AS, FA এবং FS ফর্মুলেশনগুলোর পৃষ্ঠ প্রতিরোধ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। তবে, AA ফর্মুলেশনের ক্ষেত্রে পৃষ্ঠ শক্তির বৃদ্ধি তুলনামূলকভাবে কম ছিল। চিত্রে যেমন দেখানো হয়েছে, ইউরিয়া-ক্ষয়প্রাপ্ত MICP-এর তুলনায় অ-ইউরিয়া-ক্ষয়প্রাপ্ত MICP-এর FA এবং FS ফর্মুলেশনগুলোর পৃষ্ঠ ভেদ্যতা ভালো। চিত্র ১৩খ-তে মাটির পৃষ্ঠ প্রতিরোধের সাথে TDV-এর পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। এই চিত্র থেকে এটি পরিষ্কারভাবে প্রতীয়মান হয় যে, ১০০ kPa-এর বেশি পৃষ্ঠ প্রতিরোধযুক্ত বালিয়াড়ির ক্ষেত্রে থ্রেশহোল্ড স্ট্রিপিং ভেলোসিটি ২৫ মি/সে অতিক্রম করবে। যেহেতু পারমিয়ামিটারের মাধ্যমে ইন-সিটু পৃষ্ঠ প্রতিরোধ সহজেই পরিমাপ করা যায়, তাই এই জ্ঞান উইন্ড টানেল পরীক্ষার অনুপস্থিতিতে TDV অনুমান করতে সাহায্য করতে পারে, যার ফলে এটি মাঠ পর্যায়ের প্রয়োগের জন্য একটি গুণমান নিয়ন্ত্রণ সূচক হিসাবে কাজ করবে।
SEM-এর ফলাফল চিত্র ১৪-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ১৪ক-খ-তে অপরিশোধিত মাটির নমুনার বিবর্ধিত কণাগুলো দেখানো হয়েছে, যা স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে এটি সংহত এবং এর মধ্যে কোনো প্রাকৃতিক বন্ধন বা সিমেন্টেশন নেই। চিত্র ১৪গ-তে ইউরিয়া-বিয়োজিত MICP দ্বারা পরিশোধিত কন্ট্রোল নমুনার SEM মাইক্রোগ্রাফ দেখানো হয়েছে। এই চিত্রে ক্যালসাইট পলিমর্ফ হিসেবে CaCO3 অধঃক্ষেপের উপস্থিতি দেখা যায়। চিত্র ১৪ঘ-ও-তে যেমন দেখানো হয়েছে, অধঃক্ষিপ্ত CaCO3 কণাগুলোকে একত্রে বেঁধে রাখে; SEM মাইক্রোগ্রাফগুলোতে গোলাকার ভ্যাটেরাইট স্ফটিকও শনাক্ত করা যায়। এই গবেষণা এবং পূর্ববর্তী গবেষণার ফলাফল ইঙ্গিত দেয় যে ভ্যাটেরাইট পলিমর্ফ হিসেবে গঠিত CaCO3 বন্ধনগুলো যথেষ্ট যান্ত্রিক শক্তিও প্রদান করতে পারে; আমাদের ফলাফল দেখায় যে পৃষ্ঠ প্রতিরোধ ৩৫০ kPa পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং থ্রেশহোল্ড পৃথকীকরণ বেগ ৪.৩২ থেকে ২৫ মি/সে-এর বেশি বৃদ্ধি পায়। এই ফলাফল পূর্ববর্তী গবেষণার ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে MICP-অধঃক্ষেপিত CaCO3-এর ম্যাট্রিক্স হল ভ্যাটেরাইট, যার যুক্তিসঙ্গত যান্ত্রিক শক্তি এবং বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে13,40 এবং মাঠের পরিবেশগত পরিস্থিতিতে 180 দিন উন্মুক্ত থাকার পরেও যুক্তিসঙ্গত বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বজায় রাখতে পারে13।
(a, b) অপরিশোধিত মাটির, (c) MICP ইউরিয়া অবক্ষয় নিয়ন্ত্রণের, (df) AA-প্রয়োগকৃত নমুনার, (gi) AS-প্রয়োগকৃত নমুনার, (jl) FA-প্রয়োগকৃত নমুনার, এবং (mo) FS-প্রয়োগকৃত নমুনার SEM মাইক্রোগ্রাফ, যা 3 L/m² প্রয়োগ হারে বিভিন্ন বিবর্ধনে দেখানো হয়েছে।
চিত্র ১৪d-f থেকে দেখা যায় যে, AA যৌগ দ্বারা প্রক্রিয়াকরণের পর ক্যালসিয়াম কার্বনেট বালুকণার পৃষ্ঠে এবং কণাগুলোর মাঝে অধঃক্ষিপ্ত হয়েছিল, যদিও কিছু প্রলেপহীন বালুকণাও পরিলক্ষিত হয়েছিল। AS উপাদানগুলোর ক্ষেত্রে, যদিও উৎপন্ন CaCO3-এর পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়নি (চিত্র ৬f), AA যৌগের তুলনায় CaCO3 দ্বারা সৃষ্ট বালুকণাগুলোর মধ্যকার সংস্পর্শের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছিল (চিত্র ১৪g-i)।
চিত্র 14j-l এবং 14m-o থেকে এটা স্পষ্ট যে, ক্যালসিয়ামের উৎস হিসেবে ক্যালসিয়াম ফরমেটের ব্যবহার AS যৌগের তুলনায় CaCO3 অধঃক্ষেপণ আরও বৃদ্ধি করে, যা চিত্র 6f-এর ক্যালসিয়াম মিটার পরিমাপের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই অতিরিক্ত CaCO3 প্রধানত বালুকণার উপর জমা হয় বলে মনে হয় এবং এটি সংস্পর্শের গুণমানকে অপরিহার্যভাবে উন্নত করে না। এটি পূর্বে পর্যবেক্ষণ করা আচরণকে নিশ্চিত করে: CaCO3 অধঃক্ষেপণের পরিমাণে পার্থক্য থাকা সত্ত্বেও (চিত্র 6f), তিনটি ফর্মুলেশন (AS, FA এবং FS) বায়ুপ্রবাহ-রোধী কর্মক্ষমতা (চিত্র 11) এবং পৃষ্ঠ প্রতিরোধের (চিত্র 13a) দিক থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন নয়।
CaCO3-আবৃত ব্যাকটেরিয়া কোষ এবং অধঃক্ষেপিত স্ফটিকের উপর ব্যাকটেরিয়ার ছাপ আরও ভালোভাবে দেখার জন্য, উচ্চ বিবর্ধনের SEM মাইক্রোগ্রাফ নেওয়া হয়েছিল এবং ফলাফল চিত্র ১৫-তে দেখানো হয়েছে। যেমনটি দেখা যাচ্ছে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট ব্যাকটেরিয়া কোষের উপর অধঃক্ষেপিত হয় এবং সেখানে অধঃক্ষেপণের জন্য প্রয়োজনীয় নিউক্লিয়াস সরবরাহ করে। চিত্রটিতে CaCO3 দ্বারা সৃষ্ট সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় সংযোগগুলোও দেখানো হয়েছে। এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, নিষ্ক্রিয় সংযোগের যেকোনো বৃদ্ধি যান্ত্রিক আচরণের আরও উন্নতির দিকে অপরিহার্যভাবে পরিচালিত করে না। অতএব, CaCO3 অধঃক্ষেপণ বৃদ্ধি করা অপরিহার্যভাবে উচ্চতর যান্ত্রিক শক্তির দিকে পরিচালিত করে না এবং অধঃক্ষেপণের ধরণ একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই বিষয়টি টারজিস এবং লালুই৭২ এবং সোগি এবং আল-কাবানি৪৫,৭৩-এর গবেষণাতেও অধ্যয়ন করা হয়েছে। অধঃক্ষেপণের ধরণ এবং যান্ত্রিক শক্তির মধ্যে সম্পর্ক আরও অন্বেষণ করার জন্য, µCT ইমেজিং ব্যবহার করে MICP অধ্যয়নের সুপারিশ করা হয়, যা এই গবেষণার পরিধির বাইরে (অর্থাৎ, অ্যামোনিয়া-মুক্ত MICP-এর জন্য ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়ার বিভিন্ন সংমিশ্রণ প্রবর্তন করা)।
(ক) AS গঠন এবং (খ) FS গঠন দ্বারা প্রক্রিয়াকৃত নমুনাগুলিতে CaCO3 সক্রিয় ও নিষ্ক্রিয় বন্ধন প্ররোচিত করেছে এবং তলানির উপর ব্যাকটেরিয়া কোষের ছাপ রেখে গেছে।
চিত্র 14j-o এবং 15b-তে যেমন দেখানো হয়েছে, সেখানে একটি CaCO₃ ফিল্ম রয়েছে (EDX বিশ্লেষণ অনুসারে, ফিল্মটিতে প্রতিটি উপাদানের শতকরা সংযুক্তি হলো কার্বন ১১%, অক্সিজেন ৪৬.৬২% এবং ক্যালসিয়াম ৪২.৩৯%, যা চিত্র 16-তে থাকা CaCO₃-এর শতকরা পরিমাণের খুব কাছাকাছি)। এই ফিল্মটি ভ্যাটেরাইট স্ফটিক এবং মাটির কণাগুলিকে আবৃত করে, যা মাটি-পলি ব্যবস্থার অখণ্ডতা বজায় রাখতে সাহায্য করে। এই ফিল্মটির উপস্থিতি শুধুমাত্র ফরমেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশন দ্বারা প্রক্রিয়াকৃত নমুনাগুলিতেই পরিলক্ষিত হয়েছিল।
সারণি ২-এ পূর্ববর্তী গবেষণা এবং এই গবেষণায় ইউরিয়া-ক্ষয়কারী এবং অ-ইউরিয়া-ক্ষয়কারী MICP পদ্ধতি দ্বারা শোধিত মাটির পৃষ্ঠ শক্তি, প্রান্তিক বিচ্ছিন্নতা বেগ এবং জৈব-প্ররোচিত CaCO3 উপাদানের তুলনা করা হয়েছে। MICP-শোধনকৃত বালিয়াড়ির নমুনার বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধের উপর গবেষণা সীমিত। মেং এবং তার সহকর্মীরা একটি লিফ ব্লোয়ার ব্যবহার করে MICP-শোধনকৃত ইউরিয়া-ক্ষয়কারী বালিয়াড়ির নমুনার বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা পরীক্ষা করেছিলেন,¹³ যেখানে এই গবেষণায়, অ-ইউরিয়া-ক্ষয়কারী বালিয়াড়ির নমুনা (পাশাপাশি ইউরিয়া-ক্ষয়কারী নিয়ন্ত্রক) একটি উইন্ড টানেলে পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়া ও পদার্থের চারটি ভিন্ন সংমিশ্রণ দ্বারা শোধন করা হয়েছিল।
যেমনটি দেখা যায়, কিছু পূর্ববর্তী গবেষণায় 4 L/m²¹³,⁴¹,⁷⁴-এর বেশি উচ্চ প্রয়োগ হার বিবেচনা করা হয়েছে। এটি লক্ষণীয় যে, জল সরবরাহ, পরিবহন এবং বিপুল পরিমাণে জল প্রয়োগের সাথে সম্পর্কিত খরচের কারণে অর্থনৈতিক দৃষ্টিকোণ থেকে উচ্চ প্রয়োগ হার মাঠে সহজে প্রয়োগযোগ্য নাও হতে পারে। 1.62-2 L/m²-এর মতো কম প্রয়োগ হারেও 190 kPa পর্যন্ত বেশ ভালো পৃষ্ঠ শক্তি এবং 25 m/s-এর বেশি TDV অর্জন করা সম্ভব হয়েছে। বর্তমান গবেষণায়, ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই ফরমেট-ভিত্তিক MICP দ্বারা শোধিত বালিয়াড়িগুলি উচ্চ পৃষ্ঠ শক্তি অর্জন করেছে যা একই প্রয়োগ হারের পরিসরে ইউরিয়া অবক্ষয় পথের মাধ্যমে প্রাপ্ত শক্তির সাথে তুলনীয় ছিল (অর্থাৎ, ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই ফরমেট-ভিত্তিক MICP দ্বারা শোধিত নমুনাগুলিও উচ্চ প্রয়োগ হারে মেং এট আল.,¹³, চিত্র 13a দ্বারা উল্লিখিত একই পরিসরের পৃষ্ঠ শক্তির মান অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল)। আরও দেখা যায় যে, ২ লিটার/বর্গমিটার প্রয়োগ হারে এবং ২৫ মি/সে বায়ুগতিতে বায়ুক্ষয় প্রশমনের জন্য ক্যালসিয়াম কার্বনেটের ফলন, ইউরিয়া অবক্ষয়বিহীন ফরমেট-ভিত্তিক MICP-এর ক্ষেত্রে ছিল ২.২৫%, যা একই প্রয়োগ হার এবং একই বায়ুগতিতে (২৫ মি/সে) ইউরিয়া অবক্ষয়সহ নিয়ন্ত্রক MICP দ্বারা শোধিত বালিয়াড়ির তুলনায় প্রয়োজনীয় CaCO3-এর পরিমাণ (অর্থাৎ ২.৪১%)-এর খুব কাছাকাছি।
সুতরাং, এই সারণী থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, ইউরিয়া অবক্ষয় পথ এবং ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথ উভয়ই পৃষ্ঠ প্রতিরোধ এবং TDV-এর পরিপ্রেক্ষিতে বেশ গ্রহণযোগ্য কার্যকারিতা প্রদান করতে পারে। প্রধান পার্থক্য হলো, ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথে অ্যামোনিয়া থাকে না এবং তাই এর পরিবেশগত প্রভাব কম। এছাড়াও, এই গবেষণায় প্রস্তাবিত ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়া ফরমেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতিটি ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়া অ্যাসিটেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতির চেয়ে ভালো কাজ করে বলে মনে হয়। যদিও মোহেব্বি ও তার সহযোগীরা ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়া অ্যাসিটেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতি নিয়ে গবেষণা করেছেন, তাদের গবেষণায় সমতল পৃষ্ঠের নমুনা অন্তর্ভুক্ত ছিল৯। টিলার নমুনাগুলোর চারপাশে ঘূর্ণি তৈরি এবং এর ফলে সৃষ্ট শিয়ারের কারণে উচ্চ মাত্রার ক্ষয় হয়, যা কম TDV-এর কারণ, তাই একই গতিতে সমতল পৃষ্ঠের তুলনায় টিলার নমুনাগুলোর বায়ুক্ষয় আরও স্পষ্ট হবে বলে আশা করা যায়।