Czy bioremediacja jest skutecznym sposobem na odkażenie naszej planety?
Czym jest bioremediacja?
Bioremediacja jest techniką zarządzania odpadami, w której wykorzystuje się organizmy żywe zwane bioremediatorami do neutralizacji, rozkładu lub usuwania zanieczyszczeń z zanieczyszczonego miejsca. EPA definiuje bioremediację jako „leczenie, w którym wykorzystuje się naturalnie występujące organizmy do rozkładania niebezpiecznych substancji na mniej toksyczne lub nietoksyczne substancje”. Bioremediacja może być przeprowadzona w miejscu zanieczyszczenia znanym jako bioremediacja in situ lub może być przeprowadzona w innym miejscu po zebraniu materiału odpadowego do oddzielnego miejsca obróbki w celu bioremediacji. Proces bioremediacji może wystąpić naturalnie lub może być stymulowany dodatkiem tlenu i nawozów.
Zastosowane metody
W technice bioremediacji in-situ odkażanie miejsca jest przeprowadzane przez endogenne populacje drobnoustrojów tego miejsca. Mikroby zamieszkujące to miejsce są już przystosowane do organicznych odpadów chemicznych, a zatem są w stanie degradować odpady poprzez różne reakcje biochemiczne, które są przez nie wykonywane. Czasami, gdy pewne czynniki, takie jak tlen lub składniki mineralne stają się ograniczające, mikroorganizmy mogą nie być w stanie wykonać swojego działania bioremediacji. Jednak w takich okolicznościach czynniki ograniczające są dodawane do miejsca, proces znany jako wzmocniona bioremediacja, aby zachęcić do nowej rundy aktywności mikrobiologicznej. Zastosowanie pomp i dmuchaw do wytworzenia próżni w glebie w celu wdmuchiwania powietrza do pustej przestrzeni w celu dostarczenia tlenu do drobnoustrojów jest znane jako bio-odpowietrzanie. Dzięki świeżemu dopływowi powietrza mikroorganizmy wznawiają swoje działania bioremediacyjne, niszcząc duże ilości odpadów organicznych. Bioremediacja ex-situ jest przeprowadzana za pomocą różnych technik, takich jak kompostowanie, „rolnictwo lądowe” lub przy użyciu bioreaktorów naziemnych. Powyższe bioreaktory naziemne, oparte na tej samej technologii, co prosta fermentacja, są wykorzystywane do oczyszczania zanieczyszczonej gleby lub wody. Inne techniki stosowane w bioremediacji to fitoremediacja (w której rośliny absorbują zanieczyszczenia z gleby i metabolizują zanieczyszczenia w ich tkankach), bioługowanie (metale są ekstrahowane z ich rud przez mikroby) i rizofiltracja (przepływ wody przez masę korzeni, aby umożliwić korzenie pochłaniające zanieczyszczenia w wodzie).
Sukcesy
Bioremediacja odniosła największy sukces w oczyszczaniu wycieków ropy w oceanach. Na przykład wyciek ropy Exxon Valdez z 1989 r. Na Alasce doprowadził do uwolnienia prawie 11 do 38 milionów galonów ropy naftowej do Dźwięku Księcia Williama, co miało poważny wpływ na 350 mil linii brzegowej w regionie. Jednym z ważnych sposobów oczyszczenia tego wycieku oleju było zastosowanie ulepszonych technik bioremediacji in situ, w których dodano nawozy, aby dostarczyć mikrobom składników odżywczych w celu oczyszczenia wycieku oleju poprzez ich działanie metaboliczne. Superbugi (inne niż mikroby oporne na leki) zostały również stworzone przez naukowców, pierwszy opracowany w laboratorium przez amerykańskiego amerykańskiego naukowca Anandę Mohana Chakrabarty w latach 70-tych. Te superbakterie są mikroorganizmami, które zostały genetycznie przekształcone w celu nadania im genów, które pomagają tym drobnoustrojom rozkładać toksyczne złożone węglowodory, takie jak te znajdujące się w wyciekach oleju, na mniej szkodliwe substancje. W 1980 roku Chakrabarty uzyskał patent na swój „superbug”, pierwszy patent na genetycznie zmodyfikowany organizm. Jeśli zostaną wprowadzone do środowiska naturalnego, w którym nastąpiły wycieki oleju, te superbakterie mogą odegrać istotną rolę w oczyszczaniu obszaru.
Niepowodzenia
Bioremediacja to nowa technologia w początkowych latach. Skuteczny program bioremediacji wymaga ekspertów z wielu dyscyplin, takich jak mikrobiologia, inżynieria, geologia i nauki o glebie, aby zainicjować, zrealizować i ukończyć udany program bioremediacji. Jednak na razie brakuje wystarczającej liczby personelu, który zostałby odpowiednio przeszkolony, aby wykonać procedury bioremediacji. Ponadto, ponieważ technologia ta nie jest powiązana z żadnymi dochodowymi produktami końcowymi, inwestycje w badania i rozwój bioremediacji są powolne. Potrzebne są bardziej intensywne badania w celu wyprodukowania drobnoustrojów, które są bardziej wydajne w degradacji bardzo złożonych węglowodorów, ale finansowanie w tym sektorze jest niewielkie. Ponadto, każdy składowisko odpadów ma swoje własne wymagania, a zatem program bioremediacji musi być skutecznie dostosowany do każdego miejsca, ponownie wymagając wystarczającej siły ludzkiej, czasu i finansowania.
Co przyniesie przyszłość?
Jeśli bioremediacja ma stać się bardziej popularna, powyższe czynniki ograniczające muszą zniknąć. Potrzeba bioremediacji jest bardziej niż kiedykolwiek w dzisiejszym świecie, w którym zanieczyszczenie środowiska związane z agregacją dużych ilości odpadów na powierzchni Ziemi i wyciekami ropy pokrywającymi oceany, prowadzi do ogromnej utraty flory i fauny oraz wpływa na zdrowie ludzkie niekorzystnie. W takich okolicznościach bioremediacja obiecuje naturalne i skuteczne rozwiązanie problemu, a jest nadzieja, że w przyszłości technologia ta zostanie wykorzystana na większą skalę do oczyszczenia toksycznych odpadów na Ziemi.
