Bioremediáció

1. Bioremediáció Technológiai eljárás, mely biológiai rendszereket használ a környezetmegtisztításáraa (toxikus) hulladékoktól Fogalmak: biodegradáció, biotranszformáció, biostimuláció, bioaugmentáció, biológiai hozzáférés, biodegradációs potenciál Hatékonyságát számos tényező befolyásolja (lásd később) környezeti tényezők mikróba populációk enzimek

2. Technológiák on site Ex situ In situ off site • A talajt helyben kezelik: • - talajszellőztetés • - talajmosás • - biológiai tisztítás: • természetes mikroflóra • intenzifikálása • bioaugmentáció, • adalékanyagok • bioszűrők (illékony • szennyezések esetén) • fitoremediáció • A talajt a helyszínről eltávolítva kezelik: • - extrakció • - hőkezelés • - biológiai kezelés: • landfarming (agrotechnikai elj.) • talajforgatás, levegőztetés, • adalékanyagok • bioágyas-, prizmás kezelés, • komposztálás • bioreaktorok alkalmazása Figyelembe kell venni: tovaterjedés kockázatát, rendelkezésre álló időt, pénzt, a talaj hidrogeológiai adottságait, mennyiségét, homogenitását, a talaj későbbi felhasználását

3. 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

4. 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

5. Bioremediáció körülményei • közeg: talajszerkezet, szennyezőanyagösszetétel • hőmérséklet: biológiai aktivitás hőmérsékletfüggő • pH:hozzáférhetőséget befolyásolja • H2O:szállítóközeg - túl magas víztartalom gátolja az oxigén talajba jutását- túl alacsony nedvességtartalom a mikróbák aktivitását, túlélését korlátozza • tápanyag:asejtek életfunkcióihoz szükséges ásványianyagok:nitrogén, foszfor, kén, kálium,magnézium, kálcium, mikroelemek, vitaminok • Oxigénellátottság: a talajmélyebb rétegeiben kevés az oxigén ha az aerob lebontó folyamatokat akarjuk stimulálni: levegőbefúvatás, talajforgatás szellőztetéssel, vagy: H2O2 befecskendezés, nitrát, szulfát utánpótlás

6. 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

7. 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

8. 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

9. CO2 H2O párologtatás fotoszintézis O2 H2O + tápanyagok transzport CO2 + H2O gyökérlégzés H2O + tápanyagok ‘izzadás’ metabolit szervesanyagok kometabolizmus CO2 + H2O mineralizáció