The introduction of bio-based materials has been recommended in the geotechnical engineering field to reduce environmental pollutants such as heavy metals and greenhouse gases. However, bio-treated soil methods face limitations in field application due to short research periods and insufficient verification of engineering performance, especially when compared to conventional materials like cement. Therefore, this study aimed to develop a machine learning model for predicting the unconfined compressive strength, a representative soil property, of biopolymer-based soil treatment (BPST). Four machine learning algorithms were compared to determine a suitable model, including linear regression (LR), support vector regression (SVR), random forest (RF), and neural network (NN). Except for LR, the SVR, RF, and NN algorithms exhibited high predictive performance with an R2 value of 0.98 or higher. The permutation feature importance technique was used to identify the main factors affecting the strength enhancement of BPST. The results indicated that the unconfined compressive strength of BPST is affected by mean particle size, followed by biopolymer content and water content. With a reliable prediction model, the proposed model can present guidelines prior to laboratory testing and field application, thereby saving a significant amount of time and money.
Biopolymer from alkaline-tolerant Bacillus so. was purified, and its physico-chemical and structural properties were investigated. Crude biopolymer, precipitated by acetone from culture broth was fractionated into two fractions by gel chromatography on Sephadex G-200. Among two fractions, one fraction(PS I), which an acidic biopolymer precipitated by the CPC(cetylpyridinium chloride) treatment was studied further. PS I fraction had carboxyl groups and was positive at color reaction of sugar. PS I fraction also showed UV absorbance at 190-225nm. The purified acidic biopolymer was composed of 4% glucose, 8% glucosamine and 88% glutamic acid. Sugar components of the purified acidic biopolymer seemed to be linked to PGA(polyglutamic acid) which existed in the from of ${\gamma}$-peptide bond. By the results of Smith degradation of sugar components, glucose and glucosamine was bound by 1,3 glocosidic linkage. Therefore, this biopolymer was a glycopeptide, oligosaccaride ${\gamma}$-PGA. We concluded that the equivalent weight and the molecular weight of this biopolymer were estimated as about 171 and 5x105 dalton, respectively.
Soft marine soil has high fine-grained soil content and in-situ water content. Thus, it has low shear strength and bearing capacity and is susceptible to a large settlement, which leads to difficulties with coastal infrastructure construction. Therefore, strength improvement and settlement control are essential considerations for construction on soft marine soil deposits. Biopolymers show their potential for improving soil stability, which can reduce the environmental drawbacks of conventional soil treatment. This study used two biopolymers, an anionic xanthan gum biopolymer and a cationic ${\varepsilon}-polylysine$ biopolymer, as representatives to enhance the geotechnical engineering properties of soft marine soil. Effects of the biopolymers on marine soil were analyzed through a series of experiments considering the Atterberg limits, shear strength at a constant water content, compressive strength in a dry condition, laboratory consolidation, and sedimentation. Xanthan gum treatment affects the Atterberg limits, shear strength, and compressive strength by interparticle bonding and the formation of a viscous hydrogel. However, xanthan gum delays the consolidation procedure and increases the compressibility of soils. While ${\varepsilon}-polylysine$ treatment does not affect compressive strength, it shows potential for coagulating soil particles in a suspension state. ${\varepsilon}-Polylysine$ forms bridges between soil particles, showing an increase in settling velocity and final sediment density. The results of this study show various potential applications of biopolymers. Xanthan gum biopolymer was identified as a soil strengthening material, while ${\varepsilon}-polylysine$ biopolymer can be applied as a soil-coagulating material.
Im, Jooyoung;Tran, An T.P.;Chang, Ilhan;Cho, Gye-Chun
Geomechanics and Engineering
/
v.12
no.5
/
pp.815-830
/
2017
Due to numerous environmental concerns in recent years, the search for and the development of sustainable technologies have been pursued. In particular, environmentally friendly methods of soil improvement, such as the potential use of biopolymers, have been researched. Previous studies on the use of biopolymers in soil improvement have shown that they can provide substantial strengthening efficiencies. However, in order to fully understand the applicability of biopolymer treated soils, various properties of these soils such as their dynamic properties must be considered. In this study, the dynamic properties of gel-type biopolymer treated soils were observed through the use of resonant column tests. Gellan gum and Xanthan gums were the target gel-type biopolymers used in this study, and the target soil for this study was jumunjin sand, the standard sand of Korea. Through this study it was demonstrated that biopolymers can be used to enhance the dynamic properties of the soil, and that they offer possibilities of reuse to reduce earthquake related soil failures.
Global warming caused by greenhouse gas emissions has rapidly increased abnormal climate events and geotechnical engineering hazards in terms of their size and frequency accordingly. Biopolymer-based soil treatment (BPST) in geotechnical engineering has been implemented in recent years as an alternative to reducing carbon footprint. Furthermore, thermo-gelating biopolymers, including agar gum, gellan gum, and xanthan gum, are known to strengthen soils noticeably. However, an explicitly detailed evaluation of the correlation between the factors, that have a significant influence on the strengthening behavior of BPST, has not been explored yet. In this study, machine learning regression analysis was performed using the UCS (unconfined compressive strength) data for BPST tested in the laboratory to evaluate the factors influencing the strengthening behavior of gellan gum-treated soil mixtures. General linear regression, Ridge, and Lasso were used as linear regression methods; the key factors influencing the behavior of BPST were determined by RMSE (root mean squared error) and regression coefficient values. The results of the analysis showed that the concentration of biopolymer and the content of clay have the most significant influence on the strength of BPST.
A biopolymer based on microorganism-derived β-glucan and xanthan gum is being studied as a new eco-friendly material that stabilizes the riverbank slope, and also promotes vegetation growth. However, it is still inconclusive whether biopolymers have a positive effect on plant performance in the riverbanks which are subjected to various climatic factors and plant competitions. For a practical ecological evaluation of the biopolymers, their effect on plant growth promotion was studied in a natural environment. Considering the relationship between competition and plant community formation, the effects of biopolymers on competition were also investigated. For four plant species (Echinochloa crus-galli, Pennisetum alopecuroides, Leonurus japonicus, and Coreopsis lanceolata), the biopolymer effects under intra/interspecific competition were tested at the riverbank (20 m × 10 m) near Samjigyo Bridge in Damyang-gun, Jeollanam-do. A biopolymer powder was mixed with water and commercial soil following the manufacturer's recommendations. The soil mixed with the biopolymer was filled in a pot or applied to the surface of the commercial soil with a thickness of 3 cm. Across the competition treatments, the biopolymer treatment promoted root growth of the target plant species and decreased the specific leaf area. The total biomass and shoot dry weight of P. alopecuroides increased in response to the biopolymer treatment. The competition treatment decreased the total biomass and shoot dry weight compared to the case without competition. Notably, such a competitive effect was similar in all the biopolymer treatments. Thus, biopolymers, when mixed with soil, promote the growth of some plant species, but do not appear to affect the competitive ability of plants.
The civil engineering materials used to stabilize the slopes of new riverbanks have a great impact on the types and growth of vegetation introduced after the completion of construction procedure. Recently, microbial-derived, ${\beta}$-glucan- and xanthan gum-based biopolymers are attracting attention as an ecofriendly strengthening material of riverbanks that can possibly stimulate plant growth. This study aimed to assess ecological effects of biopolymer application on native plants in Korean riverbanks. In particular, since dominant plant species could shape characteristics of an ecosystem, we examined the effects of biopolymer on the dominant plant species in riverbanks. Overall, biopolymer did not affect seed germination rates of testing plant species. In contrast, plants grew more vigorously in the soil mixed with biopolymer compared to those in the control soil. The biomass of Echinochloa crus-galli especially increased around two times more in the biopolymer treatment. Plants produced heavier root biomass and leaves with larger specific leaf area, which possibly contributes to the tolerance of environmental stress like drought. These results suggest that biopolymers treated on river banks are expected to stimulate plant growth and increase stress tolerance of domestic dominant plant species.
Arabinoxylan, a complex polysaccharide in cereal cell walls, has recently received research attention as a biological response modifier. The immunomodulating effect of arabinoxylans from rice bran (AXrb) was studied using a combined process of extrusion and commercial hemicellulase treatment in order to elucidate the augmentation mechanism of cell-mediated immunity in vitro. The cytotoxicity of mouse spleen lymphocytes against YAC-1 tumor cells was significantly enhanced by treatment with AXrb at $10-100\;{\mu}g/mL$. In an attempt to investigate the mechanism by which AXrb enhance NK cytotoxicity, we examined the effect of AXrb on cytokine production by spleen lymphocytes. Culture supernatants of the cells incubated with AXrb were collected and analyzed for IL-2 and IFN-${\gamma}$ synthesis by ELISA. IL-2 and IFN-${\gamma}$ production were increased significantly. These results suggest that AXrb may induce Th1 immune responses. Macrophages play an important role in host defenses against tumors by killing them and producing secretory products, which protect against bacterial, viral infection and malignant cell growth. AXrb were examined for their ability to induce secretory and cellular responses in murine peritoneal macrophages. When macrophages were treated with various concentrations ($10-100\;{\mu}g/mL$) of AXrb, AXrb induced tumoricidal activity, as well as increasing phagocytosis and the production of NO, $H_2O_2$, TNF-${\alpha}$, IL-$1{\beta}$, and IL-6. These results indicate that reactive oxygen species, reactive nitrogen species, and inflammatory cytokines are likely to be the major mediators of tumoricidal activity in AXrb-treated macrophages. Therefore, AXrb may be useful in cancer immunotherapy and it is anticipated that AXrb obtained using extrusion and subsequent enzyme treatment can be used as an ingredient in nutraceuticals and cereal-based functional food.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
/
2008.11a
/
pp.203-204
/
2008
Bacterial Cellulose Actuator with biocompatible and biodegradable properties was newly developed as an electro-active biopolymer under water. The performance of the BC actuator was improved through Li treatment. The mechanical and chemical properties of BC membranes were measured such as the tensile test, proton conductivity. The surface morphology of the bacterial cellulose was observed by using SEM. The electromechanical bending responses under both direct current and alternating current excitations were investigated. In voltage-current test,the power consumption under dynamic excitation increases with increasing voltage. Present results show that the bacterial cellulose actuator can be a promising smart material and may possibly have diverse applications under water.
This study investigated the effects of cold plasma (CP) treatment on the properties of biopolymer films prepared with defatted mustard meal (DMM films). CP treatments using N2, O2, He, Ar, and dry air did not affect the tensile properties, water vapor permeability, color, and morphology of DMM films, whereas the treatments using He and Ar improved their printability. The tensile strength (TS) of O2- or air-CP-treated DMM films and the elastic modulus (EM) of O2-, He-, Ar-, or air-CP-treated films were lower than those of the untreated films. An increase in the power of Ar-CP treatment resulted in an increase in EM. The optimum treatment power and time for minimizing yellowness changes by Ar-CP treatment were 420 W and 40 min, respectively. The results demonstrated the potential application of CP treatment to improve the film properties of DMM films and possibly other agricultural by-product-based biopolymer films, making the films more applicable to food packaging.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.