Megváltoztatják a talaj összetételét, hogy ellenálljon a földrengéseknek

A földrengések egyik legveszélyesebb formája az, amikor a lazán rétegzett talaj egyszer csak folyóssá válik, és házakat, autókat vagy komplett útszakaszokat nyel el a föld. A talajfolyósodás, a szoliflukció nevű jelenség okozta károkat a mérnökök általában kavicscölöpök döngölésével vagy habarcs injektálásával igyekeznek enyhíteni, de a Portlandi Állami Egyetem kutatói most teljesen új megközelítést dolgoztak ki a talaj javítására, és így a folyósodás elkerülésére.

A kutatók már molekuláris szinten bebiztosítanák, hogy a föld ne tudjon elfolyósodni, és ehhez talajbaktériumokat hívják segítségül. „Ha működik, akkor nagyon elegáns és zöld alternatívája lenne a hagyományos talajjavítási módszereknek” – mondta a Motherboardnak Yumei Wang, az oregoni geológiai és ásványipari intézet geoveszélyekkel foglalkozó csoportjának vezetője.

Mint kenyérben az élesztő

A mikrobiálisan indukált deszaturáció nevű módszert először idén nyáron kezdték el tesztelni Portlandben, ahol két helyszínen már öt hete különböző tápanyagokat juttatnak a talajba egy kúton keresztül, 3–6 méter mélységben. Amikor ezek ezek az anyagokat felveszi a talaj, elkezdenek nőni a denitrifikáló hatású mikrobák közösségei, amik anyagcseréjük során két fontos gáz előállításában játszanak nagy szerepet: nitrogént és szén-dioxidot termelnek.

Mikrobiális talajjavítás PortlandbenFotó: Arizona State University

Ennek a folyamatnak hasonló a szerepe, mint a kenyérkészítésnél az élesztőé: kisebb levegőbuborékokat hoz létre a talajban, ezzel megakadályozza, hogy eltelítődjön vízzel, ami a talajfolyósodás egyik előfeltétele.

A kísérlet elején egy speciális eszközt, a T-Rex nevű, 30 tonnás önjáró szeizmikus talajvibrátort ráküldték a portlandi földre, ahol a gép egy kisebb földrengést imitált, majd a kutatók szenzorokkal állapították meg a rezgés mértékét és a talaj pórusnyomását. A folyósodásra hajlamos talajban a rengés után megemelkedik a pórusnyomás, ez történt a portlandi kísérlet kezdetén, júniusban is.

Szeptember közepén, egy hónapnyi tápanyag-adagolás után újra átmentek a földterületen a T-Rexszel, hogy aztán összehasonlították az eredményeket a korábbi mérésekkel. Ha a rezgéssel összefüggő longitudinális hullámok sebessége alacsonyabb lesz a júniusinál, az azt jelenti, hogy a talajjavítás sikeres volt. A kutatók szerint a teljes sikerhez azt is el kell érni, hogy a pórusnyomás se növekedjen, ennek kiderítésére viszont hosszabb távú vizsgálatra van szükség.

A földrengésnél is nagyobb katasztrófákat előzne meg a talajjavítás

Ha a nyári teszt eredményei ígéretesnek bizonyulnak, a kutatók öt évre igénybe vehetik az egyik nagyobb portlandi földterületet, és hosszú távú monitorozással dolgozhatják ki a földrengésnek ellenálló talaj receptjét, és hogy milyen gyakran kell elvégezni a baktériumok talajba juttatását.

Talajfolyósodás a japán Szapporo városában, a 2018-as hokkaidói földrengés utánFotó: Kento Inoue/The Yomiuri Shimbun

Nem véletlenül Portlandben kezdték el kutatni a módszert: a városban található az Oregon állam folyékony üzemanyag-tartalékának 90 százalékát tároló energiaközpont, a Willamette folyó partján, a szakértők szerint folyósodásra hajlamos, laza szerkezetű talajon. Ha a környéket egy erős földrengés sújtaná, a talajfolyósodás során ezek az épületek összedőlhetnek, a tartályok szétrepedhetnek, és óriási mennyiségű olaj kerülne a folyóba – arról nem is beszélve, hogy pont akkor tűnne el az állam üzemanyag-tartaléka, amikor a legnagyobb szükség lenne rá.

Mivel a technológia noninvazív, a kutatók reményei szerint egy sikeres tesztelés után az egész világon bevethető lenne, leginkább olyan területeken, ahol már kiépült az infrastruktúra, így a talaj javítása is nehezebben végezhető hagyományos módszerekkel. „Több billió dollárnyi infrastruktúra van veszélyben szerte a világon” – mondta a Motherboardnak Ed Kavazanjian, az Arizonai Állami Egyetem geotechológiai intézetének igazgatója.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: