Bioremediáció Technológiai eljárás, mely biológiai rendszereket használ a környezet megtisztítására a (toxikus) hulladékoktól Fogalmak: biodegradáció, biotranszformáció, biostimuláció, bioaugmentáció, biológiai hozzáférés, biodegradációs potenciál Hatékonyságát számos tényező befolyásolja (lásd később) környezeti tényezők mikróba populációkenzimek
Technológiák Ex situ on site off site In situ A talajt a helyszínről eltávolítva kezelik: - extrakció - hőkezelés - biológiai kezelés: landfarming (agrotechnikai elj.) talajforgatás, levegőztetés, adalékanyagok bioágyas-, prizmás kezelés, komposztálás bioreaktorok alkalmazása A talajt helyben kezelik: - talajszellőztetés - talajmosás - biológiai tisztítás: természetes mikroflóra intenzifikálása bioaugmentáció, adalékanyagok bioszűrők (illékony szennyezések esetén) fitoremediáció Figyelembe kell venni: tovaterjedés kockázatát, rendelkezésre álló időt, pénzt, a talaj hidrogeológiai adottságait, mennyiségét, homogenitását, a talaj későbbi felhasználását
Mennyire biztonságos - természetes mikroflóra (organizmusai) - veszélyes vegyszert nem használnak - tápanyag sem veszélyes (trágya) - a folyamat során a veszélyes anyagok átalakulnak Előnye - természetes folyamatok - a szennyezett terület, talajvíz az eredeti helyen (in/on site) tisztítható (megfelelő körülmények mellett nincs szükség a talaj kiásására, talajvíz szivattyúzására) - veszélyes gázok levegőbe jutása elkerülhető - kevés hulladék keletkezik - más módszerekhez képest nem igényel annyi felszereltséget - olcsóbb, mint a legtöbb fizikai-kémiai eljárás Hátránya rossz hatékonyságú lehet: - összetett szennyezések esetén - nehezen hozzáférhető szennyezések esetén - ha a talaj humuszanyagait is bontják a mikroorganizmusok
Bioremediáció körülményei közeg –Talajszerkezet, szennyezőanyagösszetétel hőmérséklet tápanyag utánpótlás oxigénellátottság időigény Meghatározó faktorok: - jelenlevő veszélyes vegyületek típusa és mennyisége - szennyezett terület mérete: kiterjedés, mélység - talaj típusa, állapota - tisztítási folyamat talaj felszínen vagy alatta zajlik
Bioremediáció körülményei közeg: talajszerkezet, szennyezőanyagösszetétel hőmérséklet: biológiai aktivitás hőmérsékletfüggő pH: hozzáférhetőséget befolyásolja H 2 O: szállítóközeg - túl magas víztartalom gátolja az oxigén talajba jutását - túl alacsony nedvességtartalom a mikróbák aktivitását, túlélését korlátozza tápanyag: a sejtek életfunkcióihoz szükséges ásványi anyagok: nitrogén, foszfor, kén, kálium, magnézium, kálcium, mikroelemek, vitaminok Oxigénellátottság: a talaj mélyebb rétegeiben kevés az oxigén ha az aerob lebontó folyamatokat akarjuk stimulálni: levegőbefúvatás, talajforgatás szellőztetéssel, vagy: H 2 O 2 befecskendezés, nitrát, szulfát utánpótlás
Mikrobiológiai tényezők Természetes mikroba populáció Biofilm Konzorciumok esetén az összeférhetőséget vizsgálni kell egymással és az alkalmazás helyével Élettani, biokémiai tulajdonságok A laboratóriumi kísérletek az adott területen felhasználhatóak-e A mikrobiális aktivitás valós hatásfoka A metabolitok hatása az enzimekre, mikrobákra Oxigén hiányában alkalmazhatók-e alternatív elektronakceptorok (nitrát, szulfát, karbonát, klorid, Fe(III)…) A szennyezés összetettsége A szennyezés kora – talajmátrixhoz kötött anyagok nehezen hozzáférhetők
Fitoremediáció In situ talaj-, üledék- és víztisztítás növények segítségével talaj- növény- mikroorganizmus kölcsönhatás Alkalmazása: nagy területen eloszló szennyezés esetén, ahol más megoldások nagyon költségesek alacsony szennyezettségű területeken más technológiákkal kapcsoltan Növényi fajok: fák – pl. nyárfa füvek – pl. Festuca spp. nitrogén kötők – pl. Trifolium spp., Medicago sativa, lóhere Vízi növények – pl. Myriophyllum spicatum, Saggitaria latifolia
Fitodegradáció, fitotranszformáció: enzimatikus folyamatok Fitostabilizáció: nehézfém toleráns növények a nehézfémek mozgását gátolják Fitoextrakció: fémek hiperakkumulációjára képes növényekkel Fitovolatilizáció: illékony szervesanyagok felvétele, majd átalakítás nélküli elpárologtatása Rhizofiltráció: fémek eltávolítása vízből A fitoremediáció nagy mennyiségű olajszennyezés eltávolítására nem alkalmas Az illékony anyagok fitovolatilizációval az atmoszférába juttathatók, de átalakulás nélkül ez nem környezetbarát módszer
CO 2 O2O2 fotoszintézis H 2 O párologtatás H 2 O + tápanyagok transzport szervesanyagok H 2 O + tápanyagok CO 2 + H 2 O gyökérlégzés ‘izzadás’ metabolit CO 2 + H 2 O kometabolizmus mineralizáció