Door bacteriën toe te voegen kun je zand binnen enkele dagen verstevigen tot zandsteen. Daarmee zou je bijvoorbeeld verzakking van huizen tegen kunnen gaan. Leon van Paassen wist deze techniek succesvol op te schalen. Hij promoveert op dinsdag 20 oktober aan de TU Delft.
Kalk
Van Paassen hield zich tijdens zijn promotieonderzoek bezig met BioGrout: een nieuwe biologische techniek om zand(gronden) te verstevigen. Binnen enkele dagen is zand te verstevigen tot zandsteen. Speciaal gekweekte bacteriën laten daarbij kalk neerslaan in het zand.
Mogelijke toepassingen zijn het verhogen van de stijfheid van het spoorbed, het stabiliseren van pilaren in de Limburgse mergelgroeves of het tegengaan van kusterosie of verzakking van huizen.
Wiggen
Van Paassen ging uit van Sporosarcina pasteurii, een bacterie die het enzym urease bevat. De bacteriën worden gekweekt, in de bodem geïnjecteerd en voorzien van een oplossing met ureum en calciumchloride. Het enzym urease katalyseert de omzetting van ureum naar ammonium en carbonaat, waarbij het carbonaat neerslaat als calciumcarbonaatkristallen (kalk). Deze kristallen vormen wiggen tussen de zandkorrels, waardoor de sterkte en de stijfheid van het zand toenemen; het resterende ammoniumchloride wordt vervolgens uit de bodem gepompt en verwijderd.
Opschaling
Van Paassen, die samenwerkt met kennisinstituut Deltares en aannemer Volker Wessels, heeft het BioGrout-proces weten op te schalen tot een experiment van 100 kubieke meter (een zandbak van 8 bij 5 bij 2,5 meter), waarin het zand binnen twaalf dagen werd verstevigd over een afstand van vijf meter.
Er bleven echter wat nadelen kleven aan deze methode. De verwijdering van het ammoniumchloride en het gebruik van specifieke bacteriën maken het proces relatief kostbaar en dus minder snel interessant voor toepassingen in de praktijk.
Alternatieven
Van Paassen onderzocht daarom ook mogelijke alternatieven voor het oorspronkelijke proces en kwam uit op een interessante variant. Hierbij wordt calciumacetaat (of andere zouten van vetzuren) en calciumnitraat geïnjecteerd en door bacteriën omgezet naar kalk en stikstofgas.
Groot voordeel van deze nieuwe variant is dat van nature al aanwezige bacteriën het werk doen en dat er geen ammoniumchloride meer hoeft te worden verwijderd. Verder zijn de uitgangsstoffen calciumacetaat en calciumnitraat in principe te winnen uit afval.
Van Paassen toonde experimenteel aan dat het proces ook echt optreedt. De techniek is echter nog niet opgeschaald. De komende jaren zal moeten blijken of de techniek kansrijk is.
Prijs
Tijdens de sluitingsceremonie van de 17th International Conference on Soil Mechanics & Geotechnical Engineering in Alexandria, Egypte (van 5-9 Oktober 2009) kreeg Van Paassen de Young Member Award 2009 werd uitgereikt. De prijs wordt eens in de vier jaar uitgereikt aan jonge leden van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE), als erkenning voor hun bijdrage aan de ontwikkeling van de Geotechniek door middel van wetenschappelijk en technologisch werk. Aan de prijs is een bedrag van 1000 GBP verbonden.