65
BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA BIO/TEHNOLOGIJA ZA SOILIFIKACIJU/REVITALIZACIJU DEGRADIRANIH PROSTORA Prof. dr Miroslav M. VRVIĆ 1,2 , dipl. hem., direktor ([email protected] ; www.chem.bg.ac.rs ) Tanja JEDNAK 2,1 , master biohemije Rukovodilac upravljanja otpadom ([email protected] ; www.bremgroup.com ) 1 Hemijski fakultet ,Univerzitet u Beogradu i 2 BREM GROUP doo, Beograd Lazarevac (Zgrada poslovodnog odbora RB “Kolubara”) 01. 04. 2016.

BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA

BIO/TEHNOLOGIJA ZA SOILIFIKACIJU/REVITALIZACIJU

DEGRADIRANIH PROSTORA Prof. dr Miroslav M. VRVIĆ1,2, dipl. hem., direktor

([email protected]; www.chem.bg.ac.rs) Tanja JEDNAK2,1, master biohemije Rukovodilac upravljanja otpadom

([email protected]; www.bremgroup.com) 1Hemijski fakultet ,Univerzitet u Beogradu i

2BREM GROUP doo, Beograd Lazarevac (Zgrada poslovodnog odbora RB “Kolubara”)

01. 04. 2016.

Page 2: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 3: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 5: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

ODRŽIVI RAZVOJ IZ VIZURE

PRIRODNIH NAUKA BIO BI NEOMETANI PROTOK SUPSTANCI I ENERGIJE KROZ SVE EKOSFERE

NA ZEMLJI, ODNOSNO ODVIJANJE BIOGEOHEMIJSKIH CIKLUSA (BGC)

UKLJUČUJUĆI I HIDROLOŠKI

CIKLUS BEZ NEPREDVIDJENIH DOGADJAJA, REAKCIJA,

ZASTOJA!!!

Page 6: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

6

Jedinstvo kruženja supstance i energije kod MIKROORGANIZAMA,biljaka i životinja

Transformacija, kruženje, migracija i koncentrovanje hemijskih elemenata u atmosferi, hidrosferi, litosferi i biosferi vrše se abiogenim i biogenim putevima. Posebno mesto u transformaciji i kruženju elemenata zauzimaju MIKROORGANIZMI.

Solarna konstanta = 19,1 kcal/min/m2

Page 7: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Otpad

Otpad

Resursi

Resursi

Potrošnja

Potrošnja

Priroda Čovek

BIO/REMEDIJACIJA

Page 8: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA proces koji koristi nepatogene

mikroorganizme i/ili njihove enzime da

životnu sredinu prečisti i vrati u stanje

pre zagadjenja!

Page 9: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 10: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA-BIOLOŠKA DEGRADACIJA I

DETOKSIKACIJA (NA MESTU ZAGADJENJA-IN SITU ILI NA

DRUGOM MESTU-EX SITU) ZEMLJIŠTA, POVRŠINSKIH, PODZEMNIH I OTPADNIH VODA I VAZDUHA (PROCESNIH I

OTPADNIH GASOVA) OD ŠTETNIH SUPSTANCI (I/ILI

NJIHOVA TRANSFORMACIJA I RAZGRADNJA PRE ZAGADJIVANJA ŽIVOTNE SREDINE, TJ. DOK SU JOŠ

USKLADIŠTENI), KAO ŠTO SU ORGANSKI ZAGADJIVAČI(NAFTA I DERIVATI NAFTE, PESTICIDI, DETERDŽENTI,

POLIMERI, FENOLI, ORGANSKI RASTVARAČI,...), VEŠTAČKA DJUBRIVA, TEŠKI METALI (NPR. ŽIVA, KADMIJUM,

OLOVO,...) I DRUGI TOKSIČNI ELEMENTI I JEDINJENJA (ARSEN, CIJANOVODONIK,...), TOKSIČNI GASOVI (RECIMO

VODONIK-SULFID) I RADIONUKLIDI, ČESTO I

NAJEFEKTIVNIJE POMOĆU MIKROORGANIZAMA, KAO “BIOLOŠKIH AGENASA”!

PRIMENJUJU SE I BILJKE (FITOREMEDIJACIJA), AISPITUJE SE MOGUĆNOST UPOTREBE PRIMITIVNIH ŽIVOTINJA (ŠKOLJKE I GLISTE)-ZOOREMEDIJACIJA!

Page 11: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

SUŠTINA BIOREMEDIJACIJE

“BIOLOŠKI AGENS”

MIKROORGANIZMI

ŠTETNA/ESUPSTANCA/E

SUPSTANCE

KOJE NEMAJU

ŠTETNE EFEKTE

NA OKOLINU

(I ČOVEKA)

+ BIOMASA

PRAVA “ZELENA” I “ZERO WASTE”

TEHNOLOGIJA!!!

Page 12: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

ŠEMATSKI PRIKAZ METODOLOGIJE RADA ZA BIOREMEDIJACIJU

1. FAZA ►KARAKTERIZACIJA ZEMLJIŠTA

►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐENOG MESTA ►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐIVAČA

(1-3 NEDELJE)

2. FAZA ► EKSPERIMENTI NA TRESILICI

(SHAKE FLASK TESTING TECHNIQUE) ► PROBE U BIOREAKTORU ► TESTOVI U KOLONAMA

► RAZVOJ PROCESA NA MODELU (4-24 NEDELJE)

3. FAZA ►PROBE NA TERENU

4. FAZA ►IZVOĐENJE PROCESA BIOREMEDIJACIJE

Page 13: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

MIKROORGANIZMI

IZVOR ENERGIJE

AKCEPTOR ELEKTRONA

VLAGA pH

HRANLJIVE SUPSTANCE

TEMPERATURA

ODSUSTVO TOKSIČNOSTI

UKLANJANJE METABOLITA

ODSUSTVO KONKURENTNIH

MIKROORGANIZAMA

BIOREMEDIJACIJA

USLOVI ZA USPEŠNU BIOREMEDIJACIJU

Page 14: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Nota bene: USPEŠNA BIOREMEDIJACIJA!!!

► IZOLOVANJE, SELEKCIJA I ADAPTACIJA ZIMOGENIH MIKROBA AKTIVAN KONZORCIJUM

(BIOAUGMENTACIJA)

JOŠ I:

► POSTIZANJE ŠTO VEĆEG STEPENA HOMOGENIZACIJE

STALNIM MEŠANJEM, ŠTO OBEZBEDJUJE I POTREBNU

KOLIČINU MOLEKULSKOG KISEONIKA-AERACIJU (BIOVENTILACIJA)

► ODRŽAVANJE OPTIMALNE VLAŽNOSTI I DODAVANJE

BIOGENIH ELEMENATA U POTREBNIM KOLIČINAMA, A PRE SVIH

AZOTA I FOSFORA (BIOSTIMULACIJA)

Page 15: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIODEGRADACIONI SISTEM U BIOREMEDIJACIJI

MIKROORGANIZMI •Rast

•Fiziologija •Genetska nadmoćnost

•Metabolička raznovrsnost •Enzimologija

•Metaboliti

ZAGADJUJUĆA

SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost

•Rekalcitrantnost •Struktura

•Toksičnost

ABIOTIČKI FAKTORI •pH

•Temperatura •Vlaga

•Kiseonik •Hranljive supstance

•Tip zemljišta

Page 16: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

SLOŽENI ODNOSI TOKOM BIODEGRADACIJE

NAFTE I DERIVATA

Page 17: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

ZDRUŽENO DEJSTVO MIKROBNE ZAJEDNICE NA

UGLJOVODONIČNU ZAGADJUJUĆU SUPSTANCU

JEDNAČINA MIKROBIOLOŠKE MINERALIZACIJE ORGANSKE SUPSTANCE

CcHhOoNnPpSsClcl → cCO2 + h/2 H2O + nNH4+ + pHPO4

2- + sSO42- + clCl- + Energija

Page 18: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

DOMAĆI MIKROORGANIZMI ZA DOMAĆE ZAGADJENJE !!!

“Konzorcijum mikroorganizama” NAJPOTENTNIJI INAJOPTIMALNIJI

MIKROORGANIZMI ZA BIOREMEDIJACIJU SU IZOLOVANI SA SAMOG MESTA ZAGADJENJA

ODNOSNO IZ SAMOG ZAGADJIVAČA !

Page 19: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

PRIMER MOGUĆNOSTI GENETIČKOG INŽENJERINGA ZA DOBIJANJE “SUPER

BUBE”-GENETIČKI MODIFIKOVANE BAKTERIJE KOJA ISTOVREMENO MOŽE DA

DEGRADIRA KAMFOR-CAM, OKTAN-OCT, KSILEN-XYL I NAFTALEN-NAH NE PRIMENJUJE SE!!!

Page 20: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

IZOLOVANJE, SELEKCIJA I ADAPTACIJA

UMNOŽAVANJE MIKROORGANIZAMA

MOBILNI BIOREAKTOR

1x106 CFU/g

1x109 CFU/mL

Page 21: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

grejeje ač

komppresor

mikroorganizmimikroorganizmi

inokulum)(inokulum)(inokulum)podloga sa ugljovodonicimapodloga sa ugljovodonicima

raspršivačšivačraspršivačraspr

vazduh

kontrola osnovnih procesnih parametaraparametara

MOBILNI BIOREAKTOR I MIKROORGANIZMI SPECIFIČNI ZA POJEDINAČNO ZAGADJENJE !!!

Page 22: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 23: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA

PRIRODNA ATENUACIJA IN SITU EX SITU

BIOSTIMULACIJA BIOAUGMENTACIJA BIOVENTILACIJA BIOATENUACIJA

BIOREMEDIJACIJA

PRIRODNA ATENUACIJA EX SITU IN SITU

ČVRSTA FAZA TEČNA FAZA

BIOSTIMULACIJA BIOAUGMENTACIJA BIOVENTILACIJA

LANDFARMING HALDA

KOMPOSTIRANJE

BIOREAKTOR

BIOREMEDIJACIJA BIOREMEDIJACIJA

BIOREMEDIJACIONI ALGORITMI ZA INSITU ILI EX SITU I ZA DALJI TOK

PROCESA

Page 24: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

VIŠESTEPENA OBRADA VANBILANSKIH EMULZIJA

METALOPRERAĐIVAČKE INDUSTRIJE UZ PRIMENU BIOREMEDIJACIJE ZA POTREBE “FAM” IZ KRUŠEVCA (~

600 m3)

Page 25: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

PRIMER DINAMIKE BIOREMEDIJACIJE (RNP)

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

5

10

15

20

25

30

TPH

[g/k

g]

Vreme [dan]

~30 g/kg

3,3 g/kg (~90%)

Page 26: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 27: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA VANBILANSNOG UGLJVODONIČNOG MATERIJALA,

TZV. “OTPADNOG MAZUTA” ZA POTREBE JAVNOG KOMUNALNOG PREDUZEĆA BEOGRADSKE ELEKTRANE (JKP BE)

Page 28: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 29: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA VANBILANSNOG MAZUTA ZA POTREBE JKP BE

TPH0 = 39,9 g/kg SS TPHend < 0,5 g/kg SS

EFIKASNOST ≈ 99 %

Page 30: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

EX SITU POSTROJENJE ZA BIOREMEDIJACIJU ZEMLJIŠTA ZAGADJENOG UGLJOVODONICIMA SA LOKALITETA “NITEKS”/”BENETTON” U

NIŠU KAPACITETA OKO 5000 KUBNIH METARA, KOJE JE USPEŠNO TRETIRANO

(DECEMBAR 2011.-JULI 2012.)

Page 31: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 32: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME

NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE BUŠOTINE 69

Page 33: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME

NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE BUŠOTINE-Tus 69-13. 04. 2011.

Page 34: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME

NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE BUŠOTINE-Tus 69

Page 35: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BIOREMEDIJACIJA (SANACIJA) PRIMARNE ISPLAČNE JAME

NA NAFTNOM POLJU TURIJA SEVER KOD ZATVORNE BUŠOTINE-Tus 69-09. 11. 2012.

Page 36: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 37: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

STANJE NA SANIRANOJ ZAULJENOJ PRIMARNOJ ISPLAČNOJ JAMI KOD ZATVORENE BUŠOTINE Tus-69 POSLE PROLEĆNE SETVE KUKURUZOM-28. 05. 2012.

Page 38: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

ŠEMA IN SITU BIOREMEDIJACIONOG TRETMANA ZAGADJENIH PODZEMNIH VODA U “BIPOLARNOM” MODELU

IN SITU BIOREMEDIJACIJA IZDANSKIH I PODZEMNIH VODA NA LOKACIJI “NITEKS”/”BENETTON” U NIŠU, KOJOM JE

USPEŠNO TRETIRANO OKO 2500 + 2300 KUBNIH METARA

(MART-JUNI 2012. GODINE)

Page 39: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

I do 30x brža od prirodnog procesa samoprečišćenja!

Čini oko 20-25 % ukupnih remedijacionih postupaka u svetu, što

se procenjuje da je trenutno na svetskom tržištu vredno oko 20milijardi EUR!

Prosečna cena samog procesa bioremedijacije u Evropi je oko 115 €/t (za nivo kontminacije do 5 gTPH/kgSS)!

Mobilni bioreaktor za bioremedijaciju štedi vreme, štedi prostorpošto nema skladištenja, štedi transport, ŠTEDI NOVAC !!!

ANALIZA USPEŠNOSTI BIOREMEDIJACIJE:

NE ZABORAVITI:

☺BIOREMEDIJACIJA JE TEHNOLOGIJA KOJA NE GENERIŠE OTPAD

VEĆ GA U POTPUNOSTI REŠAVA ! ! !

☺ PRAKTIČNO NE POSTOJI ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA KOJU

MIKROBI NE MOGU DA RAZLOŽE UKLJUČUJUĆI I ZLOGLASNE POPs !!!

Page 40: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

IZOLOVANJE , SELEKCIJA I ADAPTACIJA

UMNOŽAVANJE MIKROORGANIZAMA

BIOREAKTOR

SADAŠNJE STANJE TEHNOLOGIJE

U PRIMENI !

Page 41: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

NIS TRANSNAFTA

EMS EPS

JKP BEOGRADSKE ELEKTRANE MINISTARSTVO ODBRANE MINISTARSTVO PRAVDE

MINISTARSTVO FINANSIJA-NBSKOMERCIJALNA BANKA, Beograd

GSP, Beograd FAM, TRAYAL, Kruševac

TIGAR TIRES, Pirot NITEKS-BENETTON, Niš

VALY/GOLDEN LADY, Loznica/Valjevo METALAC, Gornji Milanovac

TENT, Obrenovac ......

NEKE VAŽNIJE REFERENCE

Page 42: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

DA LI POSTOJI VEZA IZMEĐU

SOILIFIKACIJE/HUMIFIKACIJE I BIOREMEDIJACIJE?

Page 43: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

EKSPERIMENTI SOILIFIKACIJE/HUMIFIKACIJE Praćenje procesa bioremedijacije složenih kontaminanata (mešavina mazuta i katalizatora) iz naftne industrije izvedeno je takođe u sloju veštačkog zemljišnog supstrata, kao i drugi eksperiment, ali prirazličitim uslovima, kako bi se utvrdilo koji od faktora najviše utiče na brzinu razgradnje i transformacije zagađivača. Eksperiment se sastojao iz pet haldi, pri čemu je masa svake halde iznosila oko 45 kg (pesak ~33,75 kg; piljevina ~3,75 kg; složeni kontaminant (katalizator+mazut) ~7,49 kg). Sve halde su sadržale

navedene sastojke u istoj količini kao i slepa proba, samo su se razlikovale u uslovima pod kojima jeizvedena biodegradacija. Eksperiment bioremedijacije je trajao 170 dana. • Prva halda (I) se sastojala iz peska, piljevine i zagađivača, nazvana je sirova halda, i predstavlja slepu probu. • Druga halda (II) je predstavlja aerisanu haldu, sastojala se iz istih komponenata kao i prva, i mešana jejednom mesečno, kako bi se postigao efekat aeracije. • Treća halda (III) je biostimulisana halda, jer je pored peska, piljevine i zagađivača sadržala i izvore azota, fosfora i kalijuma (amonijum-nitrat, kalijum-difosfat i kalijum-hlorid). Količine azota, fosfora i kalijuma koje su dodata u skladu su sa odnosom COrg:NUkupni:PDostupni:KDostupni =100:10:1:0,1. • Četvrta halda (IV) predstavlja je biostimulisanu i aerisanu haldu. Sastojala se iz peska, piljevine, zagađivača, amonijum-nitrata, kalijum-difosfata i kalijum-hlorida, i mešana je jednom mesečno. • Peta halda (V) je predstavlja inokulisanu haldu, u kojoj je bilo sve zastupljeno kao i u četvrtoj haldi, uzdodatak umnoženog konzorcijuma mikroorganizama, izolovanog iz složenog kontaminanta. Reinokulacija je rađena svakih trideset dana.

Page 44: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

HEMIJSKI POKAZATELJI PROCESA

BIOREMEDIJACIJE/SOILIFIKACIJE/HUMIFIKACIJE

Page 45: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

IZOLOVANJE HUMINSKIH KISELINA

Page 46: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Dan %C %H %N %S %O* H/C atomski

odnos

O/C atomski

odnos E4/E6

0 60,27 8,51 3,35 1,62 26,25 1,69 0,33 1,97

90 58,52 7,64 3,49 1,42 28,93 1,56 0,37 2,30

Karakterizacija huminskih kiselina

Talasna dužina [cm-1] Dan

0 90

1600/2924 (aromatični C/alifatični C) 0,084 0,158

1600/2850 (aromatični C/alifatični C) 0,126 0,254

1600/1707 (aromatični C/alifatični C) 0,114 0,179

Elementarna organska mikroanaliza i parameter E4/E6

FT-IR analiza

Odnos pikova

Page 47: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

POTENCIOMETRIJSKE TITRACIJE RASTVORA HUMINSKIH KISELINA

Na slici se može uočiti da se tokom bioremedijacije povećava

puferski kapacitet huminskih kiselina, što znači da je došlo do

porasta u sadržaju funkcionalnih grupa koje su odgovorne za

ukupnu kiselost, tj. hidroksilnih i karboksilnih grupa.

Page 48: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

SUPSTRAT PRE I POSLE BIOREMEDIJACIJE/SOILIFIKACIJE/

HUMIFIKACIJE

Page 49: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

PROJEKAT MPNTR: III 43004 Nove tehnologije u zaštiti-2011-06. 2016.

“SIMULTANA BIOREMEDIJACIJA I SOILIFIKACIJA DEGRADIRANIH PROSTORA, ZA OČUVANJE PRIRODNIH RESURSA BIOLOŠKI AKTIVNIH

SUPSTANCI I RAZVOJ I PROIZVODNJU BIOMATERIJALA I DIJETETSKIH PROIZVODA”

Miroslav M. VRVIĆ Rukovodilac projekta

Participanti

“NRK INŽENJERING” doo, Beograd “BREM GROUP” doo, Beograd

Page 50: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Podprojekat 1: “SIMULTANA BIOREMEDIJACIJA I

SOILIFIKACIJA DEGRADIRANIH PROSTORA” Rukovodilac: Prof. dr Miroslav M. VRVIĆ

Hemijski fakultet, Beograd Podprojekat 2:

“ZAŠTITA GEO- I BIOSREDINA KAO PRIRODNIH RESURSA I IZVORA BIOLOŠKI

AKTIVNIH SUPSTANCI” Rukovodilac: Prof. dr Petar J. PAPIĆ

Rudarsko-geološki fakultet, Beograd

Page 51: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

BUDUĆNOST !

Page 52: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Jalovište starih rudarskih radova RTB Bor

Page 53: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Jalovište starih rudarskih radova RTB Bor

Acidithiobacillus sp. B2 - KC691309

Hemolitautotrofna gvoždje i sumpor oksidujuća acidofilna bakterija roda Acidithiobacillus je izolovana iz tečnog

uzorka iz jezera Robule (RTB Bor, Srbija). Molekulska karakterizacija ukazuje da izolovana vrsta pripada rodu Acidithiobacillus, sa 99,28% sličnosti sa Acidithiobacillus ferrivorans, 98,54% saAcidithiobacillus ferridurans i 98,21% sličnosti sa Acidithiobacillus ferrooxidans Sekvenca gena 16S rRNK uzorka Acidithiobacillus sp. B2 je deponovana u genskoj banci NCBI, GenBank, Holandija, pod brojema KC691309.

Page 54: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

“ANTROPOGENI-TEHNOGENI MINERALNI SUPSTRAT (PEPEO I ŠLJAKE) NASTAO SAGOREVANJEM LIGNITA, KAO MATIČNA

STENA”

Dominantni minerali: KVARC (“SILIKA GEL”), FELDSPATI/TITI, KALCIT pH > 10

Page 55: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

DA LI JE OVO “MRTVA” SREDINA?

-ORGANSKA SUPSTANCA: NEKOLIKO PROCENATA-UKUPAN BROJ MEZOFILNIH AEROBNIH I FAKULTATIVNO ANAEROBNIH

HEMOORGANOHETEROTROFNIH BAKTERIJA: 1000-10000 CFU/g-KVASCI I SPORE PLESNI: 1000-10000 CFU/g

Page 56: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

Naslage “okera” [baznih gvožđe(III)-sulfata] na obodima aktivne kasete, kao pokazatelj (bio)geohemijskih procesa!

-HEMIJSKOM I BIOHEMIJSKOM AKTIVNOŠĆU ZIMOGENIH (AUTOHTONIH)

MIKROORGANIZAMA TOKOM BIOREMEDIJACIJE NAFTE I DERIVATA NAFTE U SLOJU VEŠTAČKOG ZEMLJIŠNOG SUPSTRATA NANETOG U DEGRADIRANI

PROSTOR KAO ŠTO SU PEPELIŠTA, NAPUŠTENI POVRŠINSKI KOPOVI UGLJA I

OBOJENIH METALA, RUDARSKA JALOVIŠTA I ODLAGALIŠTA RUDARSKE

RASKRIVKE, HUMIFIKUJE SE BIOREMEDIJACIONI SLOJ UZ ISTOVREMENU SOILIFIKACIJU (“ZAZEMLJENJE”) NOSEĆEG MATERIJALA KAO TEHNOGENE

MATIČNE STENE, ČIME SE STVARA SLOJ ZEMLJIŠTA! -FIZIČKE I FIZIČKO-HEMIJSKE OSOBINE NOSEĆEG MATERIJALA, POSEBNO

RASKRIVKE, PEPELA I ŠLJAKE UGLJEVA KAO EFIKASNIH ADSORBENASA ZA NAFTNE POLUTANTE, SPREČAVAJU ZAGADJENJE PODZEMNIH I POVRŠINSKIH

VODA!

Page 57: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

FAZE FORMIRANJAS ZEMLJIŠTA-PEDOGENEZA

Page 58: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

TEHNOGENA “MATIČNA STENA” SA ZIMOGENOM ORGANSKOM SUPSTANCOM I MIKROORGANIZMIMA

SLOJ “VEŠTAČKOG ZEMLJIŠNOG MATERIJALA” SA NAFTNIM POLUTANTIMA

INOKULISAN KONZORCIJUMOM ZIMOGENIH MIKROORGANIZAMA ZA BIOREMEDIJACIJU I SOILIFIKACIJU-PRIMITIVNU PEDOGENEZU

BIOREMEDIJACIJA-MINERALIZACIJA NAFTNIH KONTAMINANATA, UMNOŽAVANJE ZEMLJIŠNIH MIKROORGANIZAMA I HUMIFIKACIJA

NASTANAK SLOJA NERAZVIJENOG ZEMLJIŠTA I SPONTANA KOLONIZACIJA

BILJNIM “PIONIRIMA”, KAO ŠTO SU TRAVE

VEŠTAČKO ZATRAVNJENJE I OZELENJAVANJE I DIFERENCIJACIJA

HORIZONATA ZEMLJIŠNOG SLOJA-PROFILA-REVITALIZACIJA-REKULTIVACIJA!

Page 59: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

FeS2

Fosfatna ruda

Fe3+

Fe2+

Fe2+ Fe3+ Fe

S2O32-

2 SO42-

H+

H+

H+

SO42-

SO42-

SO42-

pH Ca(H2PO4)2

CaHPO4

H3PO4

Page 60: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 61: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

U BLISKOJ BUDUĆNOSTI....

OD OVOGA

Page 62: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

PEDOSFERA-ZEMLJIŠTE JE, KAO ČETVOROFAZNI SISTEM (GASOVITO,

TEČNO, ČVRSTO, ŽIVI ORGANIZMI) NAJSLOŽENIJA EKOSFERA NA ZEMLJI, U

KOJOJ SE, PRETEŽNO U HORIZONTIMA O-B ODIGRAVAJU KOMPLEKSNI FIZIČKI, FIZIČKO-HEMIJSKI, HEMIJSKI I BIOLOŠKI, DOMINANTNO

MIKROBIOLOŠKI PROCESI TRANSFORMACIJE NEORGANSKE I ORGANSKE,

AUTOHTONE I ALOHTONE SUPSTANCE, ŠTO ZEMLJIŠTU DAJE PLODNOST, PRE

SVEGA ZBOG PRISUSTVA HUMUSA I MIKROORGANIZAMA!

Page 63: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost
Page 64: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

STALNO IMATI NA UMU SLEDEĆE:

BIO/REMEDIJACIJA NEMA “ČAROBNI ŠTAPIĆ”!

SMANJENJE ZAGADJENJA NA DOZVOLJENE NIVOE ZA PAR DANA JE IZ DOMENA “SF”!

TVRDNJE DA JE TO MOGUĆE POMOĆU ENZIMA, I JOŠ U

NEKONTROLISANIM USLOVIMA, OSIM, RECIMO, TEMPERATURE, JE DALEKO OD REALNOSTI/ISTINE! OBIČNO SE TAKVI “BIO/REMEDIJACIONI” PROCESI

SVODE NA UPOTREBU DISPERZANATA, ČIME SE

MATERIJAL, KAO ŠTO JE ZEMLJIŠTE, NA PRIMER, SAMO

“PERE”, A POLUTANTI SE TRANSPORTUJU RASTVORIMA

U POVRŠINSKE I PODZEMNE VODE, KOJE ZAGADJUJU!

UPOTREBA UVOZNIH MO JE RIZIK PO BIOLOŠKU

BEZBEDNOST I SIGURNO NARUŠAVANJE

BIODIVERZITETA I BIOTIČKE RAVNOTEŽE U ŽIVOTNOJ

SREDINI-BIOGEOCENOZI! .....

Page 65: BIOREMEDIJACIJA: ODRŽIVA - · PDF file•Enzimologija •Metaboliti ZAGADJUJUĆA SUPSTANCA •Prenos mase •Biodostupnost •Hidrofobnost •Rekalcitrantnost •Struktura •Toksičnost

HVALA NA PAŽNJI ! HVALA NA PAŽNJI !