Biyoremediasyon özellikleri, çeşitleri, avantajları ve dezavantajları



biyoremediasyon toprak ve sudaki kirletici maddeleri elimine etmek için bakteriyel mikroorganizmaların, mantarların, bitkilerin ve / veya bunların izole edilmiş enzimlerinin metabolik kapasitelerini kullanan bir dizi çevresel sanitasyon teknolojisidir..

Mikroorganizmalar (bakteri ve mantarlar) ve bazı bitkiler çok çeşitli toksik ve kirletici organik bileşikler oluşturarak bunları zararsız veya zararsız hale getirebilirler. Hatta bazı organik bileşikleri metan (CH) gibi en basit formlarına biyolojik olarak degrade edebilirler.4) ve karbon dioksit (CO2).

Ayrıca bazı mikroorganizmalar ve bitkiler çevrede özütlenebilir veya hareketsiz hale gelebilir (yerinde) ağır metaller gibi toksik kimyasal elementler. Zehirli maddeyi çevrede hareketsiz hale getirerek, canlı organizmalar için artık mevcut değildir ve bu nedenle onları etkilemez.

Bu nedenle, toksik bir maddenin biyoyararlanımındaki azalma, aynı zamanda maddenin ortamdan atılması anlamına gelmese de, bir biyoremediasyon şeklidir..

Halen, yüzeysel suyun, yeraltı suyunun, çamurun ve kirlenmiş toprağın biyolojik olarak iyileştirilmesi gibi düşük çevresel etkiye sahip (veya “çevre dostu”) ekonomik teknolojilerin geliştirilmesine yönelik artan bilimsel ve ticari ilgi var..

indeks

  • 1 Biyoremediasyonun özellikleri
    • 1.1 Biyoreme edilebilecek kirletici maddeler
    • 1.2 Biyoremediasyon sırasında fizikokimyasal koşullar
  • 2 Bioremediation Türleri
    • 2.1 Biyostimülasyon
    • 2.2 Bioaugmentation
    • 2.3 Kompostlama
    • 2.4 Biyopiller
    • 2.5 Arazi yetiştiriciliği
    • 2.6 Fitoremediasyon
    • 2.7 Biyoreaktörler
    • 2.8 Miraslandırma
  • 3 Geleneksel fiziksel ve kimyasal teknolojilere karşı biyoremediasyon
    • 3.1-Avantajlar
    • 3.2-Dezavantajlar ve dikkat edilecek hususlar
  • 4 Kaynakça

Biyoremediasyonun özellikleri

Biyolojik olarak arıtılabilen kirleticiler

Biyoreme edilmiş kirleticiler arasında ağır metaller, radyoaktif maddeler, toksik organik kirleticiler, patlayıcı maddeler, petrolden (poliamatik hidrokarbonlar veya HPA'lar) türetilen organik bileşikler, fenoller bulunur..

Biyoremediasyon sırasında fizikokimyasal koşullar

Biyoremediasyon işlemleri, mikroorganizmaların ve canlı bitkilerin veya izole edilmiş enzimlerinin aktivitesine bağlı olduğundan, biyoremediasyon prosesinde metabolik aktivitelerini optimize etmek için her organizma veya enzimatik sistem için uygun fizikokimyasal koşullar korunmalıdır..

Biyoremediasyon sürecinde iyileştirilmesi ve sürdürülmesi gereken faktörler

-Çevre koşullarında kirleticinin konsantrasyonu ve biyoyararlanımı: çünkü çok yüksekse, onları biyotransformasyon kapasitesine sahip aynı mikroorganizmalar için zararlı olabilir.

-Nem: suyun mevcudiyeti, canlı organizmalar için olduğu kadar, hücresiz biyolojik katalizörlerin enzimatik aktivitesi için de gereklidir. Genel olarak, biyoremediasyon uygulanan topraklarda% 12 ila% 25 bağıl nem korunmalıdır.

-Sıcaklık: Uygulanan organizmaların ve / veya gereken enzimatik aktivitenin hayatta kalmasını sağlayan aralıkta olmalıdır.

-Biyolojik olarak kullanılabilir besinler: ilgilenilen mikroorganizmaların büyümesi ve çoğalması için esastır. Temel olarak karbon, fosfor ve azot ile bazı temel minerallerin kontrol edilmesi gerekir.

-Sulu besiyerinin veya pH'ın asitliği veya bazlığı (H iyonlarının ölçümü)+ ortada).

-Oksijenin mevcudiyeti: çoğu biyoremediasyon tekniğinde, aerobik mikroorganizmalar kullanılır (örneğin kompostlama, biopiles ve "Kara çiftçilik") ve substratın havalandırılması gereklidir. Bununla birlikte, anaerobik mikroorganizmalar yüksek kontrollü laboratuar koşullarında (biyoreaktörler kullanarak) biyoremediasyon işlemlerinde kullanılabilir.

Biyoremediasyon Türleri

Uygulanan biyoremediasyon biyoteknolojileri arasında şunlar bulunmaktadır:

biostimulation

Biyostimülasyon stimülasyondan oluşur yerinde Ortamda zaten kirlenmiş olan mikroorganizmaların (otokton mikroorganizmalar), kirletici maddenin biyolojik olarak giderilebilmesi.

biostimulation yerinde Fizikokimyasal koşulları istenen işlemin gerçekleşmesi için optimize etmek suretiyle elde edilir; pH, oksijen, nem, sıcaklık, diğerleri arasında ve gerekli besin maddelerinin eklenmesi.

bioaugmentation

Biyoaugmentasyon, laboratuarda yetiştirilen inoküllerinin eklenmesi sayesinde, ilgilenilen mikroorganizmaların miktarının (tercihen otokton) artması anlamına gelir.

Daha sonra, ilgilenilen mikroorganizmalar aşılandıktan sonra yerinde, Mikroorganizmaların bozunma aktivitesini arttırmak için fiziko-kimyasal koşullar optimize edilmeli (örneğin biostimülasyonda).

Biyo-büyütmenin uygulanması için, laboratuardaki biyoreaktörlerde mikrobiyal kültürün maliyeti göz önünde bulundurulmalıdır.

Hem biyostimülasyon hem de biyolojik büyütme, aşağıda açıklanan tüm diğer biyoteknolojilerle birleştirilebilir.

kompost

Kompostlama, kontamine olmuş materyalin bitki veya hayvan geliştirici ajanlar ve besinlerle desteklenmiş kontamine olmayan toprakla karıştırılmasından oluşur. Bu karışım birbirinden ayrılmış 3 m yüksekliğe kadar koniler oluşturur.

Konilerin alt katmanlarının oksijenlenmesi, bir yerden bir yere diğer makinalarla düzenli olarak çıkarılarak kontrol edilmelidir. Optimum nem koşulları, sıcaklık, pH, besinler, diğerleri arasında da korunmalıdır.

biyoselli

Biyopiller ile biyoremediasyon tekniği yukarıda belirtilen kompostlama tekniğiyle aynıdır, ancak:

  • Bitkisel veya hayvansal kaynaklı ajanların iyileştirilmemesi.
  • Havalandırmanın bir yerden diğerine hareketle ortadan kaldırılması.

Biyopiller aynı yerde sabit kalır, iç katmanlarında, tesisat, işletme ve bakım maliyetleri sistemin tasarım aşamasından dikkate alınması gereken bir boru sistemi aracılığıyla havalandırılır..

alan işleme

"Arazi yetiştiriciliği" olarak adlandırılan biyoteknoloji (ingilizceye çevrilmiş: toprağın oyması), kontamine olmuş malzemenin (çamur veya tortu) geniş bir arazinin ilk 30 cm kirlenmemiş toprağı ile karıştırılmasından oluşur.

Bu ilk santimetre topraklarında, kirletici maddelerin bozunması, havalandırılması ve karıştırılması sayesinde tercih edilir. Bu iş için, pulluk traktörleri gibi tarım makineleri kullanılır.

Arazinin temel dezavantajı, zorunlu olarak gıda üretimi için kullanılabilecek geniş alanlara ihtiyaç duymasıdır..

Fitoremediasyon

Mikroorganizmalar ve bitkilerin desteklediği bioremediasyon da denilen bitki örtüsü, yüzey veya yeraltı suları, çamur ve topraktaki kirletici maddelerin toksisitesini gidermek, sınırlandırmak veya azaltmak için bitkilerin ve mikroorganizmaların kullanımına dayalı bir biyoteknoloji setidir..

Fitoremediasyon bozunması sırasında kirletici maddenin ekstraksiyonu ve / veya stabilizasyonu (biyoyararlanımın azaltılması) oluşabilir. Bu işlemler denilen bir alanda kökleriyle çok yakın yaşayan bitkiler ve mikroorganizmalar arasındaki etkileşime bağlıdır. rhizosferi.

Fitoremediasyon, özellikle ağır metallerin ve radyoaktif maddelerin toprak ve yüzey veya yeraltı sularından (veya kirli suyun rizofiltrasyonundan) uzaklaştırılmasında başarılı olmuştur..

Bu durumda, bitkiler dokularında çevrenin metallerini biriktirir ve ardından kontrollü koşullar altında toplanır ve yakılırlar, böylece kirletici çevre içinde dağılmadan, kül şeklinde konsantre olur.

Elde edilen küller metali (ekonomik açıdan ilgi çekiyorsa) geri kazanmak için işlenebilir veya atıkların nihai olarak elden çıkarıldığı yerlerde terk edilebilir..

Fitoremediasyonun bir dezavantajı, ilgili organizmalar (bitkiler, bakteriler ve muhtemelen mikorhizal mantarlar) arasında gerçekleşen etkileşimler hakkında derinlemesine bilgi sahibi olmamaktır..

Diğer taraftan, uygulanan tüm kurumların ihtiyaçlarını karşılayan çevresel koşullar korunmalıdır..

biyoreaktörler

Biyoreaktörler, ilgilenilen biyolojik bir işlemi desteklemek için sulu kültür ortamında yüksek düzeyde kontrollü fizikokimyasal koşulları muhafaza etmeyi sağlayan oldukça büyüklükte kaplardır..

Biyoreaktörlerde, bakteriyel mikroorganizmalar ve mantarlar büyük ölçekte ve laboratuarda yetiştirilebilir ve daha sonra biyo-büyütme işlemlerinde uygulanabilir yerinde. Mikroorganizmalar ayrıca kirletici enzim bozucu enzimler elde etmek amacıyla yetiştirilebilirler.

Biyoreaktörler biyoremeasyon işlemlerinde kullanılır ex situ, Kirlenmiş substrat mikrobiyal kültür ortamı ile karıştırıldığında, kirletici maddenin bozunması lehine.

Biyoreaktörlerde yetişen mikroorganizmalar bile anaerobik olabilir; bu durumda, sulu kültür ortamı çözünmüş oksijen içermemelidir.

Biyolojik iyileştirme biyoteknolojileri arasında, biyoreaktörlerin kullanımı, ekipman bakımı ve mikrobiyal kültür gereksinimi nedeniyle nispeten pahalıdır..

mycoremediation

Micorremediation, mantar mikroorganizmalarının (mikroskobik mantarların), toksik bir kirletici maddenin biyoreme işlemlerinde kullanılmasıdır..

Mikroskobik mantarların yetiştiriciliğinin genellikle bakterilerden daha karmaşık olduğu ve bu nedenle daha yüksek maliyetlere yol açtığı düşünülmelidir. Ek olarak, mantarlar mantar destekli bioremediasyonun yavaş bir süreç olması ile bakterilerden daha yavaş büyür ve ürer..

Geleneksel fiziksel ve kimyasal teknolojilere karşı biyoremediasyon

-fayda

Biyoremediasyon biyoteknolojileri, geleneksel olarak uygulanan kimyasal ve fiziksel çevre sanitasyon teknolojilerinden çok çevre açısından daha ekonomik ve çevrecidir..

Bu, biyoremediasyon uygulamasının geleneksel fizikokimyasal uygulamalardan daha düşük çevresel etkiye sahip olduğu anlamına gelir.

Öte yandan, biyoremediasyon işlemlerinde uygulanan mikroorganizmalar arasında, bazıları konvansiyonel fizikokimyasal işlemlerle tek bir adımda elde edilmesi zor olan, çevreden kaybolmalarını sağlayarak kontamine edici bileşikleri mineralize etmeye devam edebilir.

-Dezavantajları ve dikkat edilmesi gereken hususlar

Doğada bulunan mikrobiyal metabolik kapasiteler

Doğada bulunan mikroorganizmaların sadece% 1'inin izole edilmiş olduğu göz önüne alındığında, biyoremediasyonun bir sınırlaması kesin olarak belirli bir kirletici maddeyi biyolojik olarak parçalayabilen mikroorganizmaların tanımlanmasıdır..

Uygulanan sistemin cehaleti

Öte yandan, biyoremediasyon genellikle tam olarak bilinmeyen iki veya daha fazla canlı organizmanın karmaşık bir sistemiyle çalışır..

İncelenen bazı mikroorganizmalar, kirletici bileşikleri daha da toksik yan ürünlere biyotforme etti. Bu nedenle, daha önce laboratuvarda biyolojik olarak üreyen organizmaları ve bunların etkileşimlerini derinlemesine incelemek gerekir..

Ayrıca, küçük çaplı pilot testler (sahada) toplu olarak uygulanmadan önce yapılmalı ve son olarak, biyoremediasyon işlemleri izlenmelidir. yerinde, Çevresel temizliğin doğru bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak.

Laboratuvarda elde edilen sonuçların ekstrapolasyonu

Biyolojik sistemlerin yüksek karmaşıklığından dolayı, laboratuvarda küçük ölçekte elde edilen sonuçlar her zaman saha işlemlerine dahil edilemez.

Her biyoremediasyon işleminin özellikleri

Her bir biyolojik arıtma işlemi, kirlenmiş alanın özel koşullarına, işlenecek kirleticinin türüne ve uygulanacak organizmalara göre özel bir deneysel tasarım içerir..

Öyleyse bu süreçlerin diğerleri arasında biyologlar, kimyagerler, mühendisler arasında olan disiplinlerarası uzman grupları tarafından yönetilmesi gerekir..

Büyüme ve ilgilenilen metabolik aktiviteyi teşvik etmek için çevresel fizikokimyasal koşulların sürdürülmesi, biyolojik ıslah işlemi sırasında kalıcı bir görev anlamına gelir..

Gerekli zaman

Son olarak, biyoremediasyon işlemleri geleneksel fizikokimyasal işlemlerden daha uzun sürebilir.

referanslar

  1. Adams, G.O., Tawari-Fufeyin, P. İgelenyah, E. (2014). Kanatlı çöpü kullanarak kullanılmış yağla kirlenmiş toprakların biyolojik olarak ıslahı. Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Araştırma Dergisi3 (2) 124-130
  2. Adams, O. (2015). "Bioremediation, Biostimulation ve Bioaugmentation: Bir Gözden Geçirme". Uluslar arası Çevre Islahı ve Biyodegrasyon Dergisi. 3 (1): 28 - 39.
  3. Boopati, R. (2000). "Biyolojik iyileştirme teknolojilerini sınırlayan faktörler". Biyo kaynak teknolojisi. 74: 63-7. doi: 10.1016 / S0960-8524 (99) 00144-3 sayılı belge.
  4. Eweis J. B., Ergas, S.J., Chang, D.P. ve Schoeder, D. (1999). Biorrecuperación Prensipleri. McGraw-Hill Interamericana de España, Madrid. pp 296.
  5. Madigan, M.T., Martinko, J.M., Bender, K.S., Buckley, D.H. Stahl, D.A. ve Brock, T. (2015). Brock mikroorganizmaların biyolojisi. 14 ed. Benjamin Cummings. pp 1041.
  6. McKinney, R. E. (2004). Çevre Kirliliği Kontrolü Mikrobiyolojisi. M. Dekker pp 453.
  7. Pilon-Smits E. 2005. Fitoremediasyon. Annu. Rev. Plant Biol 56: 15-39.