Dijken bouwen door poepende bacterien
Miranda van Wijngaarden-van Rossum
Plaats van afstuderen:
GeoDelft
Stieltjesweg 2
2628 CK Delft
start van afstuderen: september 2007
In februari 2008 is de scriptie verschenen en een presentatie gegeven.
Presentatie
bij NWO Bessensap Nemo, Amsterdam, Mei 26, 2008.
De afstudeeropdracht is in augustus 2008 afgerond met het schrijven
van het
afstudeerverslag en het geven van de
afstudeervoordracht. Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze
alumnipagina.
Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:
Voor zware bouwprojecten is een stevige ondergrond nodig. In een aantal gebieden
in Nederland bestaat de ondergrond uit zand. De mensheid weet al sinds
lange tijd
dat het bouwen op los zand onverstandig is omdat het geen fundament
geeft. In de
ondergrond vindt formatie van zandstenen plaats door micro-organismen.
Deze
microben lijmen als het ware losse zandkorrels aan elkaar door de
vorming van
calciet. Dit verschijnsel neemt in de natuur vele eeuwen in beslag
doordat de
voedingsstoffen voor deze microben niet in ruime mate aanwezig zijn in
locaties
diep in de ondergrond. Het idee is om bacterien met voedingsstoffen te
injecteren in de ondergrond. De ruime aanwezigheid van voedingsstoffen
(een
soort suiker) zorgt voor een versnelling van het proces waardoor er een
stevige
ondergrond ontstaat van zandsteen. Deze ondergrond heeft dan een
cementachtige
structuur. Een andere toepassing is het maken van
'bio-dijken', waarin deze bacterien met voedingsstoffen worden ingezet
voor
dijkversteviging. Dijkversteviging en verhoging is noodzakelijk in
Nederland.
In dit project zullen we het injecteren van deze microben en
voedingsstoffen
modelleren. Verder zullen we stilstaan bij het consumptieproces van de
voedingsstoffen door de bacterien. Het injecteren geschiedt door
inspuiting van
water met deze microben en voedingsstoffen onder hoge druk. Hier zal de
convectie-diffusie vergelijking opgelost worden om dit transport te
modelleren.
Verder zullen de bacteriele productie van calciet (CaCO$_3$) en
transport worden
beschreven als een
reactie-transport vergelijking. Een wiskundig model zal moeten
geconstrueerd.
Het model zal dan een stelsel convectie-diffusie-reactie vergelijkingen
omvatten
met de juiste randvoorwaarden.
De stroming zal convectie-gedomineerd zijn en dus zullen er adequate
rekentechnieken in de eindige elementen methode toegepast moeten worden
om niet-fysische oscillaties te voorkomen.
De verdere
reactie-termen leveren interessante aspecten op voor de tijdsintegratie.
Het
probleem zou mogelijk zeer stijf kunnen zijn, zodat er goed nagedacht
moet worden over de te gebruiken tijdsintegratie methode.
Zandsteen formatie
SEM foto van calciet neerslag door de bacterie Myxococcus xanthus
Contact informatie:
Kees
Vuik
Terug naar de
home page
of de
afstudeerpagina van Kees Vuik
English