Карактеристике, врсте, предности и недостаци биоремедијације



Тхе биоремедиатион је скуп еколошких биотехнологија које користе метаболичке капацитете бактеријских микроорганизама, гљива, биљака и / или њихових изолираних ензима, како би се уклонили загађивачи у земљишту и води.

Микроорганизми (бактерије и гљивице) и неке биљке могу биотрансформирати широк спектар токсичних и загађујућих органских једињења, чинећи их нешкодљивим или безопасним. Они чак могу биолошки разградити нека органска једињења до њихових најједноставнијих облика, као што је метан (ЦХ4и угљен диоксид (ЦО2).

Такође неки микроорганизми и биљке могу да екстрахују или имобилизују у окружењу (ин ситу) токсични хемијски елементи, као што су тешки метали. Имобилизацијом токсичне супстанце у околини, она више није доступна живим организмима и стога не утиче на њих.

Стога је смањење биодоступности отровне супстанце такође облик биоремедијације, иако не подразумијева елиминацију супстанце из медија.

Тренутно, постоји све већи научни и комерцијални интерес за развој економских технологија са ниским утицајем на животну средину (или "еколошки прихватљивим"), као што су биоремедијација површинских вода, подземних вода, муља и контаминираног земљишта..

Индек

  • 1 Карактеристике биоремедијације
    • 1.1 Загађивачи који се могу биоремедирати
    • 1.2 Физичко-хемијски услови током биоремедијације
  • 2 Врсте биоремедијације
    • 2.1 Биостимулација
    • 2.2 Биоаугментација
    • 2.3 Компостирање
    • 2.4 Биопилес
    • 2.5 Ландфарминг
    • 2.6 Фиторемедијација
    • 2.7 Биореактори
    • 2.8 Мицорремедиатион
  • 3 Биоремедијација у односу на конвенционалне физичке и хемијске технологије
    • 3.1 - Предности
    • 3.2-Недостаци и аспекти које треба размотрити
  • 4 Референце

Карактеристике биоремедијације

Контаминанти који се могу биоремедирати

Међу онечишћујућим тварима које су биоремедиране су тешки метали, радиоактивне супстанце, токсични органски загађивачи, експлозивне супстанце, органска једињења која потичу од нафте (полиароматски угљиководици или ХПА), феноли, између осталих..

Физичко-хемијски услови током биоремедијације

Будући да процеси биоремедијације зависе од активности микроорганизама и живих биљака или њихових изолованих ензима, морају се одржавати одговарајући физичко-хемијски услови за сваки организам или ензимски систем, како би се оптимизирала њихова метаболичка активност у процесу биоремедијације..

Фактори који се морају оптимизовати и одржавати током процеса биоремедијације

-Концентрација и биорасположивост загађивача у условима околине: јер ако је превисок може бити штетан за исте микроорганизме који имају способност биотрансформације.

-Влажност: доступност воде је неопходна за живе организме, као и за ензимску активност биолошких катализатора без ћелија. Опћенито, релативна влажност зрака од 12 до 25% мора се одржавати у тлима која пролазе кроз биоремедијацију.

-Температура: мора бити у опсегу који омогућава преживљавање примењених организама и / или захтевану ензиматску активност.

-Биорасположиве хранљиве материје: неопходне за раст и размножавање микроорганизама од интереса. Углавном се морају контролисати угљеник, фосфор и азот, као и неки есенцијални минерали.

-Киселост или алкалност водене средине или пХ (мерење Х јона+ у средини).

-Доступност кисеоника: у већини техника биоремедијације користе се аеробни микроорганизми (на пример у компостирању, биопилима и "Ландфарминг"), а аерација супстрата је неопходна. Међутим, анаеробни микроорганизми се могу користити у процесима биоремедијације, у високо контролисаним лабораторијским условима (користећи биореакторе).

Врсте биоремедијације

Међу примењеним биотехнологијама биоремедијације су:

Биостимулација

Биостимулација се састоји од стимулације ин ситу оних микроорганизама који су већ присутни у медијуму који је био контаминиран (аутохтони микроорганизми), способни за биоремедијацију контаминантне супстанце.

Биостимулација ин ситу то се постиже оптимизацијом физичко-хемијских услова за жељени процес, тј. пХ, кисеоник, влага, температура, између осталог, и додавање неопходних хранљивих материја.

Биоаугментација

Биоаугментација подразумева повећање количине микроорганизама од интереса (пожељно аутохтоних), захваљујући додавању њиховог инокулума који се култивише у лабораторији..

Након тога, када су микроорганизми од интереса инокулисани ин ситу, Физичко-хемијски услови морају бити оптимизовани (као у биостимулацији), да би се промовисала деградирајућа активност микроорганизама.

За примјену биоаугментације треба размотрити трошкове микробне културе у биореакторима у лабораторији.

И биостимулација и биоаугментација могу се комбиновати са свим другим биотехнологијама описаним у наставку.

Компостирање

Компостирање се састоји од мешања контаминираног материјала са незагађеним земљиштем допуњеним средствима за побољшање биљака или животиња и хранљивим материјама. Ова смеша формира чуњеве до 3 м високе, одвојене једна од друге.

Оксигенација доњих слојева чуњева треба да се контролише, кроз редовно уклањање са једног места на друго машинама. Оптимални услови влажности, температуре, пХ, хранљивих састојака, између осталог, морају се одржавати.

Биопилес

Техника биоремедијације са биопилима је иста као и техника компостирања која је описана горе, осим:

  • Одсуство побољшања агенса биљног или животињског порекла.
  • Елиминација аерације померањем са једног места на друго.

Биопили остају фиксирани на истом мјесту, аерирани у својим унутрашњим слојевима кроз систем цијеви, чији се трошкови инсталације, рада и одржавања морају узети у обзир од фазе пројектовања система.

Ландфарминг

Биотехнологија названа "ландфарминг" (преведена са енглеског: исклесана на земљи), састоји се од мијешања контаминираног материјала (блато или седимент) с првим 30 цм неконтаминираног тла велике површине..

У тим првим центиметрима тла погодна је деградација загађујућих материја захваљујући прозрачивању и мијешању. За овај рад користе се пољопривредне машине, као што су плугови трактори.

Главни недостатак земљорадње је да он нужно захтијева велике површине земљишта које се могу користити за производњу хране.

Пхиторемедиатион

Фиторемедијација, која се назива и биоремедијација уз помоћ микроорганизама и биљака, је скуп биотехнологија заснованих на употреби биљака и микроорганизама за уклањање, ограничавање или смањење токсичности контаминирајућих супстанци у површинским или подземним водама, муљу и земљишту..

Током фиторемедијације може доћи до деградације, екстракције и / или стабилизације (смањења биорасположивости) загађивача. Ови процеси зависе од интеракција између биљака и микроорганизама који живе веома близу њихових корена, у подручју које се зове рхизоспхере.

Фиторемедијација је посебно успешна у уклањању тешких метала и радиоактивних материја из земљишта и површинских или подземних вода (или ризофилтрирања контаминиране воде).

У овом случају, биљке акумулирају у својим ткивима метале околине, а затим се убиру и спаљују у контролисаним условима, тако да загађивач прелази из распршивања у околину, да се концентрише у облику пепела..

Добијени пепео се може третирати за опоравак метала (ако је од економског интереса), или се може напустити на местима коначног одлагања отпада..

Недостатак фиторемедијације је недостатак детаљног познавања интеракција које се јављају између укључених организама (биљке, бактерије и евентуално микоризне гљиве)..

С друге стране, морају се одржавати услови животне средине који задовољавају потребе свих примењених агенција.

Биореацторс

Биореактори су контејнери велике величине, који омогућавају одржавање високо контролисаних физичко-хемијских услова у воденој подлози за културу, како би се фаворизовао биолошки процес од интереса.

У биореакторима, бактеријски микроорганизми и гљивице могу да се узгајају у великој мери иу лабораторији, а затим примењују у процесима биоаугментације. ин ситу. Микроорганизми се такође могу култивисати у интересу добијања њихових ензима који разграђују ензим за контаминацију.

Биореактори се користе у процесима биоремедијације ек ситу, када се контаминирани супстрат помеша са микробиолошким медијумом за културу, погодујући деградацији контаминанта.

Микроорганизми који се узгајају у биореакторима могу бити чак и анаеробни, у ком случају водени медијум за културу мора имати недостатак раствореног кисеоника..

Међу биотехнологијама биоремедијације, коришћење биореактора је релативно скупо, због одржавања опреме и захтева за микробну културу..

Мицорремедиатион

Микоредерација је употреба гљивичних микроорганизама (микроскопских гљива), у процесима биоремедијације токсичне контаминантне супстанце.

Треба узети у обзир да је узгој микроскопских гљива обично сложенији од бактерија и стога подразумева веће трошкове. Осим тога, гљиве расту и размножавају се спорије од бактерија, а биоремедијација уз помоћ гљива је спорије.

Биоремедијација у односу на конвенционалне физичке и хемијске технологије

-Предности

Биотехнологије биоремедијације су много економичније и пријатељске за животну средину од хемијских и физичких технологија санитарне заштите које се конвенционално примењују.

То значи да примена биоремедијације има мањи утицај на животну средину од конвенционалних физичко-хемијских пракси.

Са друге стране, међу микроорганизмима који се примењују у процесима биоремедијације, неки могу да наставе да минерализују контаминирајућа једињења, осигуравајући њихов нестанак из околине, нешто што је тешко постићи у једном кораку са конвенционалним физичко-хемијским процесима..

-Недостаци и аспекти које треба размотрити

Постојећи микробни метаболички капацитети у природи

С обзиром да је изоловано само 1% микроорганизама који постоје у природи, једно ограничење биоремедијације је управо идентификација микроорганизама способних за биоразградњу одређене супстанце загађивача..

Непознавање примењеног система

С друге стране, биоремедијација ради са сложеним системом од два или више живих организама, што генерално није потпуно познато.

Неки микроорганизми који су проучавани су биотрансформисали контаминантна једињења у још токсичније нуспроизводе. Због тога је неопходно да се у лабораторији претходно проуче биолошки узгојни организми и њихове интеракције у дубини.

Поред тога, мали тестови (на терену) морају се урадити пре масовне примене, и на крају, процеси биоремедијације морају се пратити. ин ситу, како би се осигурало да се санитарни услови околине правилно одвијају.

Екстраполација резултата добијених у лабораторији

Због високе комплексности биолошких система, резултати добијени у малом опсегу у лабораторији не могу се увек екстраполирати на процесе на терену.

Посебности сваког процеса биоремедијације

Сваки процес биоремедијације укључује специфичан експериментални дизајн, у складу са посебним условима контаминираног подручја, типом загађивача који се третира и организмима који се примењују..

Неопходно је онда да ове процесе воде интердисциплинарне групе специјалиста, међу којима и биолози, хемичари, инжењери, између осталих.

Одржавање физичко-хемијских услова животне средине за промовисање раста и метаболичке активности од интереса, подразумева трајни задатак током процеса биоремедијације.

Време је потребно

Коначно, процеси биоремедијације могу трајати дуже од уобичајених физичко-хемијских процеса.

Референце

  1. Адамс, Г.О., Тавари-Фуфеиин, П. Игелениах, Е. (2014). Биоремедијација отпадних уља контаминираних тла коришћењем стеље перади. Часопис за инжењерство и примењене науке3 (2) 124-130
  2. Адамс, О. (2015). "Биоремедијација, биостимулација и биоаугментација: преглед". Међународни часопис о биоремедијацији и биодеграцији животне средине. 3 (1): 28-39.
  3. Боопатхи, Р. (2000). "Фактори који ограничавају технологије биоремедијације". Биоресоурце Тецхнологи. 74: 63-7. дои: 10.1016 / С0960-8524 (99) 00144-3.
  4. Евеис Ј. Б., Ергас, С.Ј., Цханг, Д.П.И. и Сцхоедер, Д. (1999). Принципи Биоррецуперацион. МцГрав-Хилл Интерамерицана де Еспана, Мадрид. пп 296.
  5. Мадиган, М.Т., Мартинко, Ј.М., Бендер, К.С., Буцклеи, Д.Х. Стахл, Д.А. анд Броцк, Т. (2015). Броцкова биологија микроорганизама. 14 ед. Бењамин Цуммингс. пп 1041.
  6. МцКиннеи, Р. Е. (2004). Микробиологија контроле загађења животне средине. М. Деккер пп 453.
  7. Пилон-Смитс Е. 2005. Фиторемедијација. Анну. Рев. Плант Биол. 56: 15-39.