Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự xuất hiện và phát triển của các vết nứt bê tông là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến sự suy giảm độ bền, rút ngắn tuổi thọ công trình xây dựng và tiềm ẩn rủi ro mất an toàn kết cấu. Các phương pháp xử lý truyền thống như trám trét bằng vữa hóa học hoặc polyme thường phát sinh chi phí cao, tiêu tốn năng lượng và gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường. Trong bối cảnh đó, công nghệ kết tủa canxi cacbonat do vi sinh vật (Microbially Induced Calcite Precipitation - MICP) nổi lên như một giải pháp sinh học thân thiện với môi trường, có khả năng tự hàn gắn vết nứt và gia cố vật liệu xây dựng thông qua quá trình khoáng hóa tự nhiên.

Mặc dù kỹ thuật MICP đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới với các chủng chuẩn quốc tế, các công bố trong nước về vi sinh vật bản địa có hoạt tính tạo khoáng cao còn hạn chế. Phần lớn các nghiên cứu tại Việt Nam trước đây sử dụng các chủng ngoại lai hoặc các chủng phân lập từ các vùng địa lý khác. Tỉnh Nghệ An sở hữu nguồn tài nguyên khoáng sản đá vôi và mỏ đất phong phú, là môi trường sống tiềm năng của các chủng vi khuẩn bản địa có khả năng tạo tủa calcite thích nghi tốt với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam. Do đó, khóa luận tập trung khai thác nguồn mẫu đất đá tại khu vực này nhằm tuyển chọn chủng vi sinh vật phục vụ nghiên cứu vật liệu sinh học.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Sàng lọc và định danh được chủng vi khuẩn phân lập từ các mẫu đất đá thu thập tại một số mỏ đất tỉnh Nghệ An có hoạt tính tạo kết tủa calcite cao.
  2. Đánh giá đặc tính sinh học của chủng vi khuẩn nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu chế tạo xi măng sinh học và bê tông tự làm liền vết nứt phù hợp với điều kiện môi trường Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Phân lập các chủng vi khuẩn từ các mẫu đất đá thu thập tại mỏ Hoàng Mai và mỏ Nghi Sơn (tỉnh Nghệ An).
  2. Chọn lọc và định lượng các chủng vi khuẩn có khả năng tạo tủa calcite cao thông qua chuỗi thử nghiệm sinh hóa và định lượng khối lượng tủa.
  3. Định danh hình thái, đặc tính sinh hóa và giải trình tự gen 16S rDNA để xác định tên khoa học của chủng vi khuẩn tạo tủa tiềm năng nhất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 35 mẫu đất đá thu thập từ 2 mỏ khoáng sản thuộc tỉnh Nghệ An (17 mẫu tại mỏ Nghi Sơn, ký hiệu NA1 đến NA17; 18 mẫu tại mỏ Hoàng Mai, ký hiệu NA18 đến NA35).
  • Phạm vi không gian: Đề tài được thực hiện tại Phòng Vi sinh, Viện Sinh học Nhiệt đới TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 01/2023 đến tháng 06/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ chế chuyển hóa

Calcite là dạng tinh thể phổ biến và bền vững nhất của canxi cacbonat tự nhiên ($\text{CaCO}_3$), có độ cứng Mohs là 3, khối lượng riêng khoảng 2,71 $\text{g/cm}^3$ và tan trong dung dịch axit kèm theo hiện tượng sủi bọt khí carbon dioxide ($\text{CO}_2$). Quá trình khoáng hóa sinh học MICP có thể diễn ra thông qua nhiều con đường biến dưỡng như thủy phân urea, khử nitrate ($\text{NO}_3^-$), khử sulfate ($\text{SO}_4^{2-}$), quang hợp, ammonification và oxy hóa methane. Trong đó, con đường thủy phân urea qua trung gian enzyme urease và carbonic anhydrase là con đường phổ biến, có hiệu suất cao và dễ kiểm soát nhất trong ứng dụng công nghệ vật liệu.

Quá trình thủy phân urea diễn ra theo chuỗi phản ứng sinh hóa:

  1. Enzyme urease xúc tác phản ứng thủy phân urea: $$\text{CO(NH}_2)_2 + 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{urease}} 2\text{NH}_4^+ + \text{CO}_3^{2-}$$
  2. Sự giải phóng amoni ($\text{NH}_4^+$) làm gia tăng nồng độ $\text{OH}^-$, nâng pH môi trường lên mức kiềm (pH 8,0 – 9,5), tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa tan và tích lũy ion carbonate ($\text{CO}_3^{2-}$).
  3. Khi có mặt nguồn canxi hòa tan ($\text{CaCl}_2$), các ion $\text{Ca}^{2+}$ bị hút về phía bề mặt mang điện tích âm của thành tế bào vi khuẩn và phản ứng với ion carbonate tạo thành kết tủa canxit: $$\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \longrightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow$$

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu áp dụng quy trình sàng lọc và định danh nhiều bước từ nuôi cấy vi sinh đến sinh học phân tử:

Bước thực nghiệm Phương pháp & Môi trường sử dụng Mục tiêu kỹ thuật
Xử lý mẫu & Phân lập Nghiền nhỏ mẫu đất đá (< 0,5 mm), tăng sinh trong môi trường lỏng B4 broth (24h, 35°C), cấy trải pha loãng ($10^{-3}, 10^{-4}, 10^{-5}$) trên đĩa thạch B4 agar, ủ 24h ở 35°C. Tách các khuẩn lạc đơn thuần từ mẫu tự nhiên.
Định tính urease Cấy ria khuẩn lạc thuần trên môi trường thạch ure có bổ sung chất chỉ thị màu phenol red (pH ~6,8). Đổi màu từ vàng cam sang hồng cánh sen (pH ~8,1) khi có hoạt tính urease.
Định tính tạo tủa Nuôi cấy trong môi trường lỏng UCB (Urea Calcium Broth), ủ ở 35°C trong 14 ngày. Ghi nhận sự hình thành các mảng/hạt kết tủa khoáng trong ống nghiệm.
Kiểm tra bản chất khoáng Thử nghiệm nhỏ dung dịch axit hydrochloric ($\text{HCl}$) đậm đặc trực tiếp lên mẫu tủa. Xác nhận phản ứng giải phóng khí $\text{CO}_2$ (sủi bọt khí đặc trưng của muối carbonate).
Định lượng khối lượng tủa Nuôi cấy 100 mL dịch vi khuẩn trong bình UCB lỏng (35°C, 14 ngày). Lọc qua giấy lọc Whatman Grade 2, sấy khô ở 70°C đến khối lượng không đổi. Xác định khối lượng kết tủa $\text{CaCO}_3$ tạo thành tính theo đơn vị g/L.
Phân tích hình thái tinh thể Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy - SEM). Kiểm tra cấu trúc vi mô và hình thái tinh thể calcite hình thành.
Định danh hình thái & sinh hóa Nhuộm Gram, nhuộm nội bào tử; thực hiện 8 phản ứng sinh hóa: lên men đường (Glucose, Maltose, Lactose, Sucrose, Mannitol), Catalase, Indol, Methyl Red (MR), Voges-Proskauer (VP), Citrate (Simmons Citrate), Oxidase, Nitratase. Xác định các đặc tính sinh lý, sinh hóa và cấu tạo tế bào.
Định danh sinh học phân tử Tách chiết DNA tổng số bằng phương pháp CTAB; phản ứng PCR khuếch đại vùng gen 16S rRNA với cặp mồi phổ biến 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3') và 1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3'); tinh sạch sản phẩm PCR bằng Isolate II PCR and Gel Kit; giải trình tự và phân tích BLAST NCBI. Xác định chính xác loài vi khuẩn dựa trên mức độ tương đồng trình tự nucleotide.

Thành phần các môi trường nuôi cấy sử dụng trong nghiên cứu:

  • Môi trường B4 broth/agar: Cao nấm men (4 g/L), Dextrose (5 g/L), Calcium acetate (5 g/L), Agar (25 g/L đối với thạch), chỉnh pH = 8,0.
  • Môi trường LB: Cao nấm men (5 g/L), Peptone (10 g/L), NaCl (10 g/L).
  • Môi trường UCB (Urea Calcium Broth): Nutrient Broth (3 g/L), $\text{NaHCO}_3$ (2,12 g/L), $\text{NH}_4\text{Cl}$ (10 g/L), $\text{CaCl}_2$ (25 g/L), Urea (20 g/L).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này nêu rõ tính cấp thiết của việc tìm kiếm giải pháp khắc phục hư hại nứt vỡ trong các kết cấu bê tông hiện đại. Tác giả phân tích tiềm năng của kỹ thuật MICP và xác định khoảng trống nghiên cứu tại Việt Nam khi phần lớn các công trình vẫn phụ thuộc vào chủng vi sinh ngoại nhập. Việc khai thác các mỏ đất đá tại tỉnh Nghệ An nhằm chọn lọc các chủng vi khuẩn bản địa có khả năng sinh trưởng, tạo tủa tốt trong điều kiện tự nhiên được xác định là hướng đi mang tính thực tiễn cao.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Tác giả hệ thống hóa các kiến thức nền tảng liên quan đến:

  • Bản chất khoáng vật học của calcite, các dạng thù hình và tính chất lý - hóa.
  • Các con đường biến dưỡng tham gia vào MICP và chi tiết cơ chế thủy phân urea qua hai enzyme Urease và Carbonic Anhydrase.
  • Phân tích các yếu tố môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tạo tủa: khoảng pH tối ưu (7,5 – 9,5), nhiệt độ hoạt động thích hợp (20 – 40°C), nồng độ cơ chất và đặc điểm của các chi vi khuẩn (chủ yếu là Bacillus, Sporosarcina, Spoloactobacillus).
  • Tổng thuật các ứng dụng thực tế của MICP: sản xuất gạch sinh học (cải thiện độ bền nén lên tới 83,9%), xi măng sinh học tự hàn gắn vết nứt bê tông (tăng 30 - 36% cường độ nén), gia cố nền đất yếu và xử lý ô nhiễm ion kim loại nặng.
  • Điểm qua lịch sử nghiên cứu quốc tế (từ nghiên cứu đầu tiên của Gollapudi năm 1995 đến các công bố gần đây) và các nghiên cứu trong nước (Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh, Lê Quỳnh Loan, Nguyễn Phạm Hương Huyền).

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết toàn bộ điều kiện phòng thí nghiệm, danh mục 18 loại thiết bị và 18 loại dụng cụ được chuẩn hóa tại Viện Sinh học Nhiệt đới. Quy trình phân lập, bảo quản giống ngắn hạn (thạch nghiêng ở 4°C, 3 tháng) và dài hạn (glycerol 40% ở -80°C, 5 – 10 năm) được mô tả đầy đủ. Tác giả thiết lập chu kỳ luân nhiệt phản ứng PCR khuếch đại gen 16S rRNA bao gồm 30 chu kỳ: biến tính ở 94°C (30 giây), bắt cặp mồi ở 55°C (30 giây) và kéo dài ở 72°C (1 phút 30 giây), pha kéo dài cuối cùng ở 72°C trong 10 phút.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương này trình bày toàn bộ số liệu thu được qua các bước thử nghiệm sàng lọc liên hoàn từ 35 mẫu đất đá:

  • Phân lập ban đầu: Thu nhận được 12 chủng vi khuẩn thuần có hình thái khuẩn lạc khác biệt (4 chủng từ mỏ Hoàng Mai ký hiệu HM1 – HM4; 8 chủng từ mỏ Nghi Sơn ký hiệu NS1 – NS8).
  • Sàng lọc hoạt tính urease: 4/12 chủng cho phản ứng dương tính làm đổi màu môi trường thạch sang hồng cánh sen (HM3, HM4, NS4, NS8).
  • Sàng lọc khả năng tạo tủa & thử nghiệm HCl: Trong 4 chủng dương tính urease, có 3 chủng (HM4, NS4, NS8) hình thành tủa rõ rệt trong môi trường lỏng UCB sau 14 ngày và cả 3 mẫu tủa đều sủi bọt khí mạnh khi nhỏ $\text{HCl}$, chứng minh thành phần khoáng carbonate.
  • Định lượng tủa và chụp SEM: Chủng HM4 cho lượng kết tủa lớn nhất đạt 12,5 g/L (so với đối chứng dương đạt 12,8 g/L; NS4 đạt 8,5 g/L; NS8 đạt 6,0 g/L). Ảnh chụp SEM cho thấy tinh thể tủa của chủng HM4 có dạng lập phương/hộp thoi (trigonal) đặc trưng của calcite.
  • Định danh chủng HM4: Chủng HM4 là trực khuẩn Gram dương, có khả năng sinh nội bào tử, hiếu khí. Kết quả thử nghiệm sinh hóa: Catalase (+), Methyl Red (+), Citrate (+), lên men Glucose (+) và Maltose (+); âm tính với Indol, VP, Oxidase, Nitratase, Mannitol, Lactose, Sucrose. Điện di sản phẩm PCR cho vạch kích thước chuẩn ~1500 bp. Kết quả so sánh trình tự trên BLAST NCBI đạt độ tương đồng 99,21% với loài Bacillus cereus.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đạt được về số lượng mẫu, số chủng sàng lọc và loài vi khuẩn tuyển chọn (Bacillus cereus HM4). Đồng thời đề xuất các định hướng nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và thử nghiệm ứng dụng thực tế trên khối vữa/bê tông.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm cụ thể

Quá trình sàng lọc liên hoàn qua các giai đoạn được tổng hợp chi tiết qua các bảng số liệu sau:

STT Ký hiệu chủng Nguồn phân lập Đặc điểm hình thái khuẩn lạc trên B4 agar Thử nghiệm Urease Khả năng tạo tủa (UCB) Phản ứng sủi bọt với HCl
1 HM1 Hoàng Mai Trắng đục, bìa trơn, mặt nhám (-) Không thử Không thử
2 HM2 Hoàng Mai Trắng đục, bìa nhăn, mặt nhám (-) Không thử Không thử
3 HM3 Hoàng Mai Trắng đục, bìa trơn, mặt nhăn (+) (-) Không thử
4 HM4 Hoàng Mai Trắng đục, bìa trơn, có quầng trắng mỏng (+) (+) (+)
5 NS1 Nghi Sơn Trắng ngà, bìa trơn, mặt nhẵn (-) Không thử Không thử
6 NS2 Nghi Sơn Trắng đục, bìa trơn, mặt nhám, có tâm nhỏ (-) Không thử Không thử
7 NS3 Nghi Sơn Trắng đục, bìa trơn, mặt nhẵn, có tâm mờ (-) Không thử Không thử
8 NS4 Nghi Sơn Trắng ngà, bìa trơn, mặt nhám (+) (+) (+)
9 NS5 Nghi Sơn Trắng đục, bìa trơn, mặt nhám, có tâm nhỏ (-) Không thử Không thử
10 NS6 Nghi Sơn Trắng đục, bìa mờ, mặt nhẵn (-) Không thử Không thử
11 NS7 Nghi Sơn Trắng đục, bìa trơn, tâm đen nhỏ, mờ (-) Không thử Không thử
12 NS8 Nghi Sơn Trắng đục, bìa nhăn, mặt nhám, có tâm nhỏ (+) (+) (+)

Kết quả khảo sát sản lượng tủa khô sau 14 ngày nuôi cấy trong môi trường UCB lỏng:

Chủng vi sinh vật Khối lượng tủa khô ($\text{CaCO}_3$) thu nhận
HM4 12,5 g/L
NS4 8,5 g/L
NS8 6,0 g/L
Đối chứng dương (ĐC +) 12,8 g/L

Kết quả các chỉ tiêu thử nghiệm sinh hóa của chủng Bacillus cereus HM4:

Phép thử sinh hóa Kết quả phản ứng Phép thử lên men đường Kết quả phản ứng
Nhuộm Gram Gram dương (+) Lên men Glucose (+)
Nhuộm bào tử Có sinh nội bào tử (+) Lên men Maltose (+)
Catalase (+) Lên men Mannitol (Malnitol) (-)
Methyl Red (MR) (+) Lên men Lactose (-)
Citrate (+) Lên men Sucrose (-)
Indol (-) Oxidase (-)
Voges-Proskauer (VP) (-) Nitratase (-)

Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp học thuật: Đề tài đã phân lập và xác định được đặc tính sinh học, sinh hóa và trình tự di truyền 16S rDNA của một chủng vi khuẩn bản địa Bacillus cereus HM4 có nguồn gốc từ mỏ đá vôi Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An.
  • Đóng góp ứng dụng: Chứng minh chủng Bacillus cereus HM4 có khả năng tạo tủa khoáng calcite cao (12,5 g/L, tương đương 97,6% so với mẫu đối chứng dương 12,8 g/L) và sở hữu đặc tính sinh nội bào tử giúp chịu đựng tốt các điều kiện kiềm hóa và áp lực cao trong môi trường vật liệu xây dựng. Đây là nguồn vật liệu vi sinh bản địa phục vụ cho hướng phát triển bê tông tự liền vết nứt tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Nghiên cứu chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (in vitro) trong môi trường dinh dưỡng tổng hợp UCB lỏng, chưa tiến hành thử nghiệm đưa trực tiếp sinh khối hoặc bào tử vi khuẩn vào hỗn hợp vữa xi măng và bê tông thực tế.
  • Chưa tiến hành khảo sát tối ưu hóa các thông số nuôi cấy đa yếu tố (như ảnh hưởng của các dải nhiệt độ, dải pH, nồng độ ion $\text{Ca}^{2+}$ và urea khác nhau) đến tốc độ sinh trưởng và sản lượng kết tủa cực đại của chủng HM4.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Khảo sát các điều kiện môi trường tối ưu (pH, nhiệt độ, nguồn carbon/nitrogen, tỷ lệ cơ chất $\text{CaCl}_2$ và urea) nhằm nâng cao năng suất sinh tổng hợp enzyme urease và sản lượng kết tủa canxit.
  • Đánh giá khả năng tạo màng sinh học và sức sống của nội bào tử Bacillus cereus HM4 trong môi trường kiềm cao của xi măng.
  • Thử nghiệm phối trộn chủng vi khuẩn vào vữa xây dựng nhằm đánh giá trực tiếp hiệu quả hàn gắn vết nứt, độ bền nén và khả năng giảm tính thấm nước của vật liệu.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các ngành Công nghệ Sinh học, Vi sinh vật học ứng dụng, Kỹ thuật Vật liệu Xây dựng và Kỹ thuật Môi trường.
    • Các nhóm nghiên cứu phát triển vật liệu xây dựng xanh, vật liệu tự phục hồi (self-healing concrete) hoặc xử lý chống thấm công trình.
  • Nội dung giá trị:
    • Quy trình sàng lọc liên hoàn 4 giai đoạn chuẩn mực: Urease $\rightarrow$ Định tính tủa $\rightarrow$ Phản ứng sủi bọt với axit $\rightarrow$ Định lượng tủa sấy khô.
    • Công thức môi trường B4 và UCB chuyên dụng cho nghiên cứu vi sinh vật khoáng hóa.
    • Phương pháp chuẩn tách chiết DNA bằng CTAB và quy trình luân nhiệt PCR khuếch đại gen 16S rRNA từ các chủng vi khuẩn tạo khoáng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại ưu tiên sàng lọc các chủng vi khuẩn theo con đường thủy phân urea thay vì các con đường biến dưỡng khác?
Quá trình tạo tủa canxit do vi sinh vật có thể diễn ra qua khử nitrate, khử sulfate, quang hợp hay oxy hóa methane. Tuy nhiên, con đường thủy phân urea qua trung gian enzyme urease được ưu tiên vì đây là cơ chế có tốc độ kết tủa nhanh, sản lượng calcite cao, dễ kiểm soát trong điều kiện nhân tạo và không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại có mùi như khí $\text{H}_2\text{S}$ (trong con đường khử sulfate) hay đòi hỏi điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt (trong con đường khử nitrate).

2. Chủng vi khuẩn HM4 đạt khối lượng tủa calcite là bao nhiêu và tinh thể tạo thành có cấu trúc gì?
Chủng vi khuẩn HM4 đạt khối lượng kết tủa canxit khô là 12,5 g/L sau 14 ngày nuôi cấy trong môi trường UCB ở 35°C (cao nhất trong các chủng phân lập được và tiệm cận mẫu đối chứng dương 12,8 g/L). Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy tinh thể khoáng do chủng HM4 tạo ra có dạng hình hộp thoi, lăng trụ hoặc tam giác lệch (trigonal), tương đồng với cấu trúc tinh thể $\text{CaCO}_3$ chuẩn.

3. Phương pháp định danh chủng vi khuẩn HM4 đã kết hợp những kỹ thuật nào?
Tác giả đã kết hợp đồng thời 3 nhóm phương pháp: quan sát hình thái tế bào (trực khuẩn Gram dương, có sinh nội bào tử), kiểm tra 8 chỉ tiêu sinh lý - sinh hóa đặc trưng (Catalase, Indol, MR, VP, Citrate, Oxidase, Nitratase và khả năng lên men 5 loại đường) và sinh học phân tử (tách chiết DNA bằng CTAB, phản ứng PCR nhân đoạn gen 16S rRNA ~1500 bp bằng cặp mồi 27F/1492R, giải trình tự và so sánh BLAST NCBI cho độ tương đồng 99,21% với loài Bacillus cereus).

4. Khả năng sinh nội bào tử của chủng HM4 mang lại lợi thế gì trong ứng dụng xây dựng?
Môi trường bên trong bê tông có tính kiềm rất cao (pH có thể lên tới 12 – 13) và phải chịu áp lực cơ học lớn. Khả năng sinh nội bào tử giúp tế bào vi khuẩn chuyển sang trạng thái trơ, bảo vệ bộ máy di truyền và duy trì sức sống tiềm sinh qua thời gian dài; khi bê tông bị nứt vỡ, nước và không khí xâm nhập sẽ kích hoạt bào tử nảy mầm và tiến hành quá trình tạo tủa calcite hàn gắn vết nứt.

5. Thành phần hóa học của môi trường lỏng UCB dùng để định lượng tạo tủa gồm những chất nào?
Môi trường UCB (Urea Calcium Broth) gồm: Nutrient Broth (3 g/L), $\text{NaHCO}_3$ (2,12 g/L), $\text{NH}_4\text{Cl}$ (10 g/L), $\text{CaCl}_2$ (25 g/L) làm nguồn cung cấp ion canxi và Urea (20 g/L) làm cơ chất cho enzyme urease thủy phân.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã thực hiện thành công quy trình phân lập từ 35 mẫu đất đá tại mỏ Hoàng Mai và mỏ Nghi Sơn (tỉnh Nghệ An), tuyển chọn được 12 chủng vi khuẩn thuần và xác định được 3 chủng có hoạt tính sinh urease tạo kết tủa canxit. Trong đó, chủng HM4 từ mỏ Hoàng Mai đạt sản lượng kết tủa cao nhất (12,5 g/L) với cấu trúc tinh thể lập phương đặc trưng của calcite. Bằng phương pháp sinh học phân tử kết hợp hình thái và sinh hóa, chủng HM4 đã được định danh chính xác là Bacillus cereus với độ tương đồng 99,21% trên vùng gen 16S rRNA. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu vi sinh bản địa quan trọng, mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong sản xuất bê tông sinh học tự hàn gắn vết nứt thích nghi với điều kiện khí hậu Việt Nam.