Anaerob bioremediáció Juhász Eszter (F8RKJ8) Környezetmérnök BSc 2009. 12.

Bioremediáció Szennyezett talaj, talajvíz vagy felszíni vízi üledék környezeti kockázatának csökkentése biológiai módszerekkel A technológia középpontja: élő sejtek vagy szervezetek, esetleg azok valamely termékének biodegradációs, bioakkumulációs vagy biológiai stabilizáló képessége Optimális körülményeket biztosít a biológiai folyamatoknak az alkalmazott technológiai paraméterekkel, adalékanyagokkal Gyakran alkalmazott bioremediációs technológiák: természetes biológiai folymatok aktiválása, bioágyas vagy prizmás talaj/üledékkezelés, talajkezelés agrotechnikai módszerekkel, bioventilláció, iszapfázísú üledék/talajkezelés, fitoremediáció. In situ és ex situ technológiaként is alkalmazható.

Anaerob bioremediáció A szennyezőanyag tömegét csökkentő természetes folyamatok elősegítésének biológiai módszerei Mikroorganizmusok által katalizált biodegradációs folyamat. Egyik típus: a szennyezőanyag bontásával a mikroorganizmusok energiát nyernek. Másik típus: kometabolizmus. A mikroorganizmusok nitrát-, szulfát-, illetve karbonátlégzésén alapszik. Adalékanyagok alkalmazásával a természetesen jelenlévő mikroorganizmusok stimulálása, a meglévő degradációs aktivitás mértékének növelésére. Bibiodegradáción alapuló remediációs technológia. Kivitelezés szerint lehet in situ, és ex situ technológia is.

Anaerob biodegradációs folyamat Ha a technológia nitrátlégzésen vagy szulfátlégzésen alapul: a mikroorganizmusok számára kedvező redoxpotenciált biztosítani kell NO3 vagy SO4 adagolással, vas 0 és vas II szint beállítással. Az elektrondonor pótlás nélkül idővel elfogy és a redoxpotenciál csökken, végül negatív lesz. Ha a technológia karbonátlégzésen alapul: negatív redoxpotenciált kell biztosítanunk a talajban, ami elsősorban szulfátlégzés segítségével könnyen oxidálható szubsztrátfelesleg biztosításával elérhető. A könnyen bontható szubsztrát oxidációjához elhasználódik a rendszerbe kerülő szulfát (esetleg még maradék nitrát).

Metántermelés biológiai hulladékból Nem csak szennyezőanyag, de akár szerves hulladék bontására és metánná alakítására is képesek a talaj anaerob bontó mikroorganizmusai

Alkalmazhatóság, néhány anaerob úton bontható szennyezőanyag Aromás vegyületek (pl. benzol) anaerob bontása: hidrolízist követő dehidrogenáz és dekarboxiláz enzimműködés révén. Alifás klórozott szénhidrogének (tetraklór-etilén, triklór-etilén ): a lebontást reduktív dehalogénezéssel különböző anaerob baktériumok végzik. TNT, RDX: dimetilhidrazin keletkezik, előnytelen átalakulás! BTEX: központi intermedier benzoil coA

Oxigénlimitált környezetben kialakuló anaerob zónák Felszín alatti szerves anyag forrás Metanogén zóna Szulfát redukció FeIII redukció Nitrát és MnIV redukció aerob

A mikroorganizmusok lebontó képességének legfontosabb tényezői Mikroorganizmusok, tiszta- és keverékkultúrák A bontandó anyag kémiai szerkezete Biológiai hozzáférhetőség és anyagátadás N- és P-forrás, H-akceptorok Szubsztrátok kometabolizmushoz Xenobiotikum-koncentrációk

Anaerob bioremediációs technológia előnyei: Mind in situ, mind ex situ technológiaként alkalmazható. Viszonylag olcsón, nagy területek kezelése. Talaj tulajdonságait, élővilágát, biológiai aktivitását megőrzi. In situ kezelés esetén megengedi a terület munkálatok közbeni használatát. Kicsi a másodlagos környezeti kockázat, technológiából való kibocsátás, energiahasználat Alkalmazható elő- és utókezelésként, vagy kombinált technológia részeként.

Hátrányai: Viszonylag időigényes. Időjárás- és klímafüggő. Számolni lehet szennyezőanyag maradékkal. Enyhe fizikai-kémiai beavatkozásoknál is számítanunk kell biológiai következményekre (élő talaj esetében).

SWOT elemzés Erősségek: kis költségvetésből nagy területek kezelése, környzetbarát, ökológiailag hatékony. Gyengeségek: időigény, szakértelem-igény. Lehetőségek: nincs oxigénigény; in situ kezelésként is alkalmazható. Veszélyek: szennyezőanyag maradék lehet; a kiindulási anyagnál lényegesen kockázatosabb metabolitok keletkezhetnek a mikrobiológiai átalakító tevékenység során. A folyamatok megismerésével és monitorozással kivédhető.

Bioaugmentáció Amikor az endogén talajmikroflóra nem megfelelő mennyiségű, összetételű vagy aktivitású és így a szennyezőanyag biodegradációját vagy más módon történő ártalmatlanítását nem képes elvégezni, talajoltóanyagot alkalmazunk. Őslakos baktériumok felszaporítása, szelekció. In situ biológiai remediációs technológia. Alkalmazás: ha a szennyezőanyagot bontani képes őslakos baktériumok száma kicsi a talajban vagy talajvízben, illetve komplex szennyezések esetén Konkrét eset: 1970, Az Exxon Valdez katasztrófája, hatalmas olajszennyezés; őslakos baktériumok segítettek a probléma megoldásában.

Talajoltóanyag beinjektálása: Mikroorganizmus injektálás M forrás Háromfázisú, telítetlen talaj Mikrobiális gát Oxigén/levegő injektálás Szennyezett talajvízcsóva Kétfázisú, telített talaj Felszín alatti víz áramlási iránya

Valdez-i olajszennyezést követő folyamatok fotolízis párolgás Felszíni olajréteg tengerfelszín szedimentáció tengeri szervezetek tengerfenék mélytengeri szervezetek

Forrás: http://www.bay.u-szeged.hu/Alkalmazott_Mikrobiologia Mokkka lexikon Gruiz Katalin: Biodegradáción alapuló remediáció; Szerves szennyezőanyagok biodegradációja http://biotech.szbk.u-szeged.hu/KatiKornytudNappaliea/bachelor