Bioremediacja – ratując zniszczone środowisko


Biotechnologia jest prężnie rozwijającym się kierunkiem, którego technologie są wykorzystywane w innych dziedzinach, między innymi w ochronie środowiska. Warto wspomnieć, że procesy biotechnologiczne zachodzą naturalnie w świecie, jednakże zadaniem biotechnologii jest ich przyspieszenie, zwiększenie wydajności i prowadzenie na szeroką skalę. Dziedzina ta oferuje rozwiązania problemów związanych z zanieczyszczeniami wody, powietrza orazśrodowiska glebowego. Ciekawą i bardzo ważną metodą jest bioremediacja.

Przyczyną skażeń gruntów, często przekraczających dopuszczalne normy, jest wnikanie do nich toksycznych substancji z odpadów, ale i ze źródeł pierwotnych. Powoduje to destabilizację parametrów gleby, skażenie wód i wymieranie flory i fauny. Szczególnie często widać to w okolicach stacji benzynowych, lotnisk, rafinerii, miejsc eksploatacji cystern i stacji obsługi maszyn. Duże nagromadzenie związków naftowych powoduje zanik życia biologicznego, poprzez zahamowanie pobierania wody, soli mineralnych i tlenu.

Bioremediacja jest procesem naprawczym, w którym wykorzystuje się bakterie, drożdże, czy grzyby strzępkowe. Mikroorganizmy te mają za zadanie obniżenie stężenia zanieczyszczeń do bezpiecznego poziomu, przekształcenie węglowodorów naftowych do związków nietoksycznych lub przeprowadzenie mineralizacji do dwutlenku węgla i wody. Najczęściej stosuje się bakterie, ponieważ charakteryzują się dużą liczebnością populacji, szybkim wzrostem, a co więcej produkty ich metabolizmu rozkładają zanieczyszczenia. W bioremediacji możliwe jest wykorzystanie drobnoustrojów, dla których substancje ropopochodne są jedynym źródłem węgla i energii. Wszystkie organizmy używane do usuwania zanieczyszczeń izolowane są spośród mikroflory naturalnej, występującej na danym terenie lub otrzymywane są w wyniku inżynierii genetycznej. Ponieważ poszczególne gatunki nie mogą przyswajać wszystkich węglowodorów, a jedynie konkretne związki o określonej strukturze chemicznej, w praktyce często stosuje się specjalne zestawy, czyli konsorcja mikroorganizmów, degradujące grupę węglowodorów. Aby wspomóc biodegradację zanieczyszczeń, oprócz żywych, aktywnych mikroorganizmów można wprowadzić do gleby także sorbent. Stanowi on barierę przed toksycznymi związkami, a także zatrzymuje w sobie substancje odżywcze, jak sole biogenne i witaminy.

Bioremediacja może być prowadzona na dwa sposoby – ex situ i in situ. Ten pierwszy polega na zastosowaniu specjalnych urządzeń, jak bioreaktory lub filtry zraszane do usuwania zanieczyszczeń ciekłych, a do odpadów stałych zaleca kompostowanie. Drugi sposób (in situ) pozwala na oczyszczanie w miejscu skażenia, bez konieczności przenoszenia gruntu i dzieli się na trzy istotne procesy, a mianowicie:

  • bioremediacja podstawowa, obejmująca monitoring naturalnego procesu biodegradacji;
  • biostymulacja – modyfikacje środowiska, polegające na wprowadzaniu dodatkowych substancji odżywczych tj. pożywek dla mikroorganizmów oraz dodatkowe napowietrzanie terenu poddawanego procesowi bioremediacji;
  • bioaugmentacja, tzw. szczepienie gleby czyli sztuczne wprowadzanie szczepów do środowiska glebowego w celu zainicjowania procesów rozkładu

Wśród procesów tej technologii wymienić możemy także elektrobioremediację, która łączy zjawiska mikrobiologiczne, chemiczne i elektryczne. Używa między innymi pola elektrycznego do usuwania zanieczyszczeń.

Bioremediacja jest stosowana coraz częściej, ponieważ sprawdza się w różnych warunkach pogodowych i w zróżnicowanych formacjach geologicznych. Jest ekonomiczna, może być prowadzona in situ i nie wymaga skomplikowanej aparatury. Jest ekologiczna, ponieważ nie wykorzystuje związków chemicznych, które mogłyby wchodzić w reakcje i dawać toksyczne produkty. Zamiast tego używa mikroorganizmów, które pozyskuje się z naturalnego docelowego środowiska, co więcej rozkładają one zanieczyszczenia do związków obojętnych. Do popularności tej technologii przyczynia się także to, że nie ingeruje ona zbytnio w naturalnie zachodzące procesy, a oczyszczona gleba nadaję się bezpośrednio do użytku. To wszystko sprawia, iż jest bezkonkurencyjna z tradycyjnymi metodami.

Jednak każde z rozwiązań jakie oferuje biotechnologia posiada również swoje wady i przeszkody, które należy ominąć. Na przebieg bioremediacji mają wpływ ilość dostępnego tlenu, wody, pH, obecność pożywek i temperatura. Nie bez znaczenia są także rodzaj gruntu, na którym prowadzony jest proces i rodzaj substancji ropopochodnych. Tak więc ograniczać ją będą skrajnie wysokie stężenie zanieczyszczeń, niekorzystne pH, niedobór substancji odżywczych dla mikroorganizmów albo zbyt niska wilgotność. Biotechnolodzy jednak potrafią sobie z tym poradzić, prowadząc natlenianie i dodawanie pożywek. Pamiętać należy także, że proces bioremediacji wymaga ciągłego monitoringu stanu środowiska, w którym prowadzony jest proces.

Bioremediacja, która intensyfikuje i stymuluje procesy zachodzące naturalnie, jest metodą bezpieczną, ekologiczną i bardzo ważną technologią, którą można wykorzystać w ochronie środowiska.