Nyelvek

Oltókultúra kifejlesztése, léptéknövelt prototípus előállítása és tesztelése klórozott rövid szénláncú szénhidrogének kármentesítésére
Pályázati azonosító: 
HU09-0046-A2-2013
Témavezető: 
Márialigeti Károly
Résztvevők: Nagymáté Zsuzsanna, Jurecska Laura, Romsics Csaba
Időszak: 
2014-05-05 - 2016-04-30
Összefoglaló: 
Az aromás (kőolajszármazékok) és az alifás szénhidrogének illetve ezek halogénezett származékai komoly környezetvédelmi károkat okoznak hazánkban és világszerte egyaránt. A halogénezett alifás szénhidrogéneket az elmúlt évtizedekben rendszeresen alkalmazták oldószerként és zsírtalanítóként az iparban, a mezőgazdaságban, de a háztartásokban is. Szabálytalan és ellenőrizetlen kezelésük és tárolásuk miatt nagy mennyiségű halogénezett szénhidrogén jutott be a talajba és a felszín alatti vizekbe, így felhalmozódva környezetünkben, melynek kártalanítása egyre sürgetőbbé válik.Akut és krónikus mérgezőképességük (a vinil-klorid például bizonyítottan rákkeltő anyag), a környezetben való felhalmozódásuk, nehézkes lebomlásuk miatt fontos a kármentesítés mind a társadalom (közegészségügy), mind pedig a környezetvédelem szempontjából (Puzder és mtsai, 2001).
Ma már számos kármentesítési technológia ismert szennyezett területek megtisztítására, amelyek közül a szennyezésnek és a helyi paramétereknek megfelelőt kell kiválasztani. A klórozott alifás szénhidrogének esetében azok fiziko-kémiai tulajdonságai (pl. víznél nagyobb sűrűség, nagy adszorpciós képesség) miatt az ex situ remediációs technológiák alkalmazása nagyon költségigényes. Az elmúlt évtizedekben felmerült a lehetősége a biológiai kármentesítésnek, melynek során a mikrobák enzimrendszerük segítségével bontják le az életidegen anyagokat. Az in situ biológiai remediáció helyben kivitelezhető, a környezet csak minimálisan változik meg az eljárás során, a szállítási költségek alacsonyak, a szennyeződés eliminálása folyamatos. Egy in situ serkentett bioremediációs technológia (biostimuláció) alkalmazása során a lebontásban résztvevő mikrobák számára elérhető különböző szubsztrátok szennyezett területre való kijuttatásával lehet megszabadulni a környezetben felhalmozódott szennyező anyagoktól (Anton és Pálos, 2010).
Azonban a rövidszénláncú halogénezett szénhidrogének esetében ez általában nem elegendő, mivel teljes lebontásukhoz speciális deklorináló mikrobaközösség szükséges. Ezek a deklorinációban résztvevő mikroorganizmusok (pl. Dehalococcoides sp., Desulfitobacterium dehalogenans, Desulfomonile tiedjei, Sulfurospirillum sp., Geobacter lovleyi, Dehalobacter restrictus, stb.) sok esetben alulreprezentáltak, vagy egyszerűen hiányoznak a szennyezett területekről (Löffler és Edwards, 2006; Tas és mtsai, 2009). Ennek következtében legtöbbször nagyon lassan és csak részlegesen megy végbe a többszörösen klórozott szénhidrogének (pl. tetraklóretén – PCE illetve triklóretén – TCE) deklórozása. Ebben az esetben a megfelelő elektrondonorok adagolása mellett speciális oltókultúrákat (bioaugmentáció) is érdemes használni a deklorinációs folyamatok serkentésére.
Az anaerob reduktív deklorináció során a klórozott vegyületek elektron akceptorként szolgálnak, elektron donorként a hidrogén vagy kis molekulatömegű szerves vegyületek szerepelnek. Ahhoz, hogy a folyamat végbemenjen, a deklorináló baktériumoknak sikeresen felül kell kerekedniük más, kompetítor mikrobákon, melyek szintén hidrogént és más egyszerű szerves vegyületeket hasznosítanak (Kao és mtsai, 2003; Sung és mtsai, 2003). Több speciális oltókultúra ismert, a leggyakrabban használtak a KB-1 (Duhamel és mtsai, 2004), a DonnaII (Hug és mtsai, 2012) és az ANAS (Holmes és mtsai, 2006). Sajnos ezen bioaugmentációs oltóanyagok sem hatékonyak minden szennyezett terület esetében.
Talán a legjobb megoldás a területre specifikus oltókultúrák használata lenne a rövidszénláncú halogénezett szénhidrogének teljes, eténig, mint ártalmatlan végtermékig történő bontásához. Jelen projektünk célja ilyen terület specifikus, teljes dehalogenációra képes oltókultúra létrehozása a szennyezett területről származó mikroorganizmusok felhasználásával. Munkánk kiemelt része a laboratóriumi körülmények között létrehozott kis térfogatú oltókultúra térfogatnövelése, és egy speciális fermentációs technológia kidolgozása.
Az anaerob reduktív deklórozás kulcs szervezetei a Dehalococcoides nemzetség tagjai kizárólag kevert kultúrákban képesek növekedni és szigorúan anaerob szervezetek. A laboratóriumi léptékben hatékony lebontó konzorciumok (közösségek) méretnövelt felszaporítását egyutas anaerob tenyésztő rendszerekben, valamint obligát anaerob bakteriális konzorciumok felszaporítására alkalmassá tett rendszerekben állítjuk elő. Kísérleti munkánk során, ennek megfelelő technológiát és új fermentációs eljárást dolgozunk ki a konzorciumok fenntartására, azok üzemi körülmények közötti átoltására, felszaporítására és a prototípusok kiszerelésére is. A tenyészetek hatékony terepi működéséhez elengedhetetlen, hogy a felhasználásig levegőtől (oxigéntől) elzárt rendszerben valósuljanak meg az előállítás műveleti lépései. E fermentációs eljárás segítségével nagy mennyiségű biológiai hatóanyag előállítható, amivel már lehetőségünk adódik pilot tesztek elvégzésére, az oltókultúra hatékonyságának tényleges tesztelésére projekt partnerünk területén.

Bővebb információ a projekt honlapján:   http://karmentes.weebly.com/
Picture