Biotehnološki procesi za upravljanje okolišem

1. Biotehnološki procesi za upravljanje okolišem Zvonar Ines, 6335/BT Panić Manuela, 6250/BT 15.1.2014

2. Što je monitoringokoliša? Biomonitoring? • skupni naziv za sve tehnike koje koriste žive organizme za pružanje informacija o abiotičkim (neživim) i biotičkim (živim) komponenti okoliša • zadaća : sistematsko motrenje, mjerenje i utvrđivanje stanja okoliša, emisije polutanata (tvar koja zagađuje) ili populacije i vrste u duljem vremenskom periodu • cilj monitoringa: održivost + zaštita • uključuje: monitoring tla, vode, zraka i ekosustava

3. Koja je uloga biotehnologije? • biotehnologija pruža mnogo mogućnosti za učinkovito rješavanje pitanja koja se odnose na upravljanje, procjenu i obradukontaminirane vode, zraka i otpada

4. Koja je uloga biotehnologije? Biotehnološka sredstva: • Biosenzori • Bioremedijacija • Biognojiva • Biogoriva • Genetski modificirani mikroorganizmi

5. Biosenzori • analitički uređaj koji pretvara biološki odgovor u električni signal Sastoji se od 3 dijela : • biološki element • mjerno osjetilo • elektronički ili signalni procesori Slika: Princip rada biosenzora(a) prevodi supstrat u produkt. Tu reakciju prati mjerno osjetilo (b) i pretvara u električni signal. Izlazni signal se pojačava (c), obrađuje (d) i prikazuje (e).

6. Biosenzori Primjena • primjena u zaštiti okoliša, npr. detekcija pesticida i rječnih zagađenja • određivanje razine toksičnih tvari prije i nakon bioremedijacije • detekcija toksičnih metabolita, kao što su mikotoksini • otkrivanje i određivanje organofosfata

7. Bioremedijacija • primjena bioloških sustava za uklanjanje opasnog otpada iz vode, zraka ili tla • primjena bioremedijacije • Tlo • In situ bioremedijacija • Ex situ bioremedijacija • Kruti otpad

8. Bioremedijacija Primjena • Obrada otpadnih voda SPREMNIK ZA IZJEDNAČAVANJE PRETHODNA OBRADA SEKUNDARNA OBRADA PRIMARNA OBRADA TERCIJARNA OBRADA

9. Bioremedijacija • ovisno o vrstikontaminanta, mjestukontaminacije, količinipotrebnogpročišćavanja i tipubiljke, tehnologijefitoremedijacijemogu se koristitizapohranjivanje (fitoimobilizacija i fitostabilizacija) iliuklanjanje(fitoekstrakcija i fitovolatizacija) kontaminanta • Fitofiltracija • Fitostabilizacija • Fitoekstrakcija • Fitovolatizacija Fitoremedijacija

10. Biognojiva • ˝biljni stimulatori˝, supstancija koja sadrži žive organizme koja ,kada se primijeni na sjeme, površinu biljke ili tlo, kolonizira biljku te potiče rast biljke • mikroorganizmi su „uzeti iz prirode“, ali su proizvedeni kao čiste kulture u laboratorijskim uvjetima za mikrobiološka gnojiva • ≠ gnojiva, gnojiva izravno utječu na plodnost tla,a biognojiva proizvode nutrijente kroz prirodne procese npr. fiksacija dušika, otapanje fosfora za bolji rast biljke • Princip: Unošenjem (inokulacijom) ovih gnojiva, u tlo se ne unose hranjiva za ishranu biljke. Ona će se radom „gnojiva od mikroorganizma“ osloboditi u oblik koji će poboljšati opskrbu biljke elementima npr. N,P,K,Fe,S. Svojim djelovanjem mikrobiološko gnojivo će potaknuti rast korijenovog sustava i povoljno utjecati na druge procese u biljci i tlu. • kategorije: • Dušična biognojiva • Fosforna biognojiva • Kompostnabiognojiva

11. DUŠIČNA biognojiva • pomažu ispraviti razine dušika tla • Fiksacija dušika bitan je prirodni proces u kojem mikroorganizmi pretvaraju inače manje reaktivan dušik u anorganske dušične spojeve, koje zatim ulaze u prehrambeni lanac kao organski dušični spojevi poput bjelančevina u biljkama. • različita biognojiva imajuoptimalan učinak za različita tla , tako dausjevi određujukakvu vrstu dušičnih biognojivatreba koristiti Slika 1. Simbioza bakterije roda Rhizobium , s mahunarkom Slika 2. rod Azobacter, šećerna trska i zelena alga

12. Fosforna biognojiva • za razliku od dušičnih biognojiva ,upotreba fosfornih biognojiva ne ovisi o nasadu na tlu • Thiobacillus, Bacillus • Organska biognojiva • određene vrste organskog otpada se koristi kao biognojivo npr. stajski gnoj , urbano smeće , kanalizacija,ostaci poljoprivrednih kultura

13. Biognojiva Prednosti • poboljšavanje tolerancije protiv toksičnih teških metala • mogućnost gnojidbe slanih i alkalnih tla • pomoć u kontroli onečišćenja okoliša • povećanje plodnostitlaizgodine u godinu • niske cijene i jednostavnost proizvodnje • povećanje fizikalno-kemijskih svojstava tla, teksture tla te sposobnost zadržavanja vode

14. Biogoriva • biogoriva su goriva koja se dobivaju preradom biomase • bioplin, biodizel, biljno ulje, bioalkohol,biovodik,bioetanol… • njihova energija je dobivena fiksacijom ugljika, tj. redukcijom ugljika iz zraka u organske spojeve. Za razliku od ugljika koji oslobađaju fosilna goriva mijenjajući klimatske uvjete na Zemlji, ugljik u biogorivima dolazi iz atmosfere, odakle ga biljke uzimaju tijekom rasta. • iako su fosilna goriva dobivena fiksacijom ugljika, ne smatraju se biogorivima jer sadrže ugljik koji se ne izmjenjuje u prirodi već dugo vremena. • biogoriva postaju popularna zbog rasta cijena nafte, potrebe za sigurnijom dobavom energije, zabrinutosti zbog štetnih emisija stakleničkih plinova

15. Biogoriva • Prednosti • biorazgradivi • netoksična goriva • ne pridonose globalnom zatopljenju • povoljna energetska bilanca • smanjena emisija CO2 i nesagorjelihugljikovodika

16. Biotehnologija može smanjiti emisiju CO2 • povećanje stope globalnih klimatskih promjena izazvane rastom razine stakleničkih plinova prepoznat je kao najveći svjetski ekološki izazov • znanstvenici su se usredotočili na nekoliko mogućih načina na koji biotehnologija može pridonijeti da se smanji emisija CO2 u zraku • enzim ribuloza 1,5 -bisfosfatkarboksilaza( Rubisco) fiksira CO2 iz zraka • mikroalgepoput roda Chlorella i Spirulina

17. LITERATURA • Rehm, H.J., Reed, G., Stadler, P. “Biotechnology. SpecialTopics: EnvironmentalProcess”, (Ed. J. Winter), VCH Verlag, Weinheim, 1999. • R. Renneberg, “Biosensing for the 21st Century”, Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology 2007. • Kuhad, Ramesh Chander; Singh, Ajay, ˝Biotechnology for Environmental Management and Resource Recovery˝ • van Dame-Mieras M C E, Leach C K, Mijnbeck G and Middlebeek E (1996) Biotechnological Applications in an Environmental Perspective, in Misra, K B (editor) Clean Production, Springer-Vedag, Berlin, pp355-386 • http://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_biotechnology • http://books.google.hr/books?id=VfXmr5k_nhIC&pg=PA2&lpg=PA2&dq=environmental+biotechnology+monitoring&source=bl&ots=emFUVvsiFo&sig=8kwD8OhUpIU1wqlE22-INK-OScU&hl=hr&sa=X&ei=4pLUUrT4IY6rhAfN3YGICA&ved=0CGUQ6AEwCTgK#v=onepage&q=environmental%20biotechnology%20monitoring&f=false

18. Hvala na pažnji!