Anaerob bioremediációAnaerob bioremediáció

Juhász Eszter (F8RKJ8)Környezetmérnök BSc

2009. 12.

BioremediációBioremediáció

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 bioremediációAnaerob 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 folyamatAnaerob 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 Metántermelés biológiai hulladékból

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

Alkalmazhatóság, néhány anaerob Alkalmazhatóság, néhány anaerob úton bontható szennyezőanyagúton 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

OxigOxigénlimitált környezetben kialakuló anaerob zónákénlimitált környezetben kialakuló anaerob zónák

Felszín alatti szerves anyag forrás

Metanogén zóna

Szulfátredukció

FeIII redukció Nitrát és

MnIV redukció aerob

A mikroorganizmusok lebontó A mikroorganizmusok lebontó képességének legfontosabb tényezőiképességének 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 Anaerob bioremediációs technológia előnyei: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:Hátrányai:

Viszonylag időigényes.Időjárás- és klímafüggő.Számolni lehet szennyezőanyag

maradékkal. Enyhe fizikai-kémiai beavatkozásoknál

is számítanunk kell biológiai következményekre (élő talaj esetében).

SWOT elemzésSWOT 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.

BioaugmentációBioaugmentáció 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:Talajoltóanyag beinjektálása:

Háromfázisú, telítetlen talaj

Kétfázisú, telített talaj

Felszín alatti víz áramlási iránya

forrás

Szennyezett talajvízcsóva

Oxigén/levegő injektálás

Mikrobiális gát

Mikroorganizmus injektálás

M

tengerfenék

tengerfelszín

Felszíni olajrétegpárolgás

szedimentáció

mélytengeri szervezetek

tengeri szervezetek

fotolízis

Valdez-i olajszennyezést követő folyamatokValdez-i olajszennyezést követő folyamatok

Forrás: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