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微生物如何在土壤中製造神奇的碳酸鈣？探索MICP的奧秘！
微生物誘導的碳酸鈣沉澱（MICP）是一種生物地球化學過程，能在土壤基質中促進碳酸鈣的沉澱。這一驚人的生物礦化過程能追溯至前寒武紀時代，當時的微生物已經開始以碳酸鈣的形式固定碳。碳酸鈣有三種多晶型，通常按穩定性排序為方解石、文石和 Vaterite。
能夠引發碳酸鈣沉澱的主要微生物類別包括光合微生物，例如藍藻和微藻；硫酸鹽還原細菌；以及某些參與氮循環的微生物物種。微生物通過多種機制引發碳酸鈣沉澱，其中包括尿素水解、去硝化、硫酸鹽生成和鐵還原等。
根據不同的代謝途徑，微生物引起碳酸鈣沉澱的機制可分為自營和異營途徑。
代謝途徑
自營途徑
所有涉及自營碳酸鹽生成的細菌均通過氣體或溶解的二氧化碳獲取碳，這些途徑包括非甲基化甲烷生成、無氧光合作用和氧氣光合作用。
異營途徑
兩條可能導致碳酸鈣沉澱的異營途徑分別是主動碳酸鹽生成和被動碳酸鹽生成。在主動碳酸鹽生成過程中，通過細胞膜的離子交換來產生碳酸鹽顆粒。而在被動碳酸鹽生成過程中，涉及氮循環和硫循環兩個代謝循環。
尿素水解是通過微生物尿酶催化尿素轉化為氨和碳酸來實現的。
可能的應用
材料科學
MICP已被證明是一種長期修復技術，能夠有效於各種結構材料的裂縫水泥化，例如花崗岩和混凝土。
混凝土處理
MICP能延長混凝土的服務壽命，因為碳酸鈣的沉澱能使裂縫上的混凝土固化，模仿人體骨骼修復的過程。
預製材料（瓷磚、磚塊等）
建築師Ginger Krieg Dosier因其利用微生物誘導的碳酸鈣沉澱製造磚塊的工作而獲得2010年Metropolis下一代設計競賽的獎項。
防止液化
MICP作為一種替代性的固結技術，通過提高潛在液化砂石的力學性能來降低液化風險。
MICP的應用有潛力成為相較於傳統土壤穩定方法的成本效益和環保的解決方案。
可能的限制
MICP的處理可能受到以下限制：細菌在地下的生長和運動受限、澆注深度的限制等。細菌活動也會受到捕食、競爭、pH值、溫度和養分可用性等挑戰的影響。
許多限制可以通過生物刺激來克服，該過程是將原生的尿素分解細菌在原位豐富。
作為一種新興的環境友好技術，MICP不僅展現了自然生物過程的潛力，也提供了更可持續的建築材料製造方法。然而，是否能夠在更廣泛的環境中有效實現這一過程，並克服現有的限制？
