Bioremediere

download Bioremediere

of 12

  • date post

    20-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    34
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Bioremediere

Introducere1. Bioremedierea este definit ca un ansamblu de procese biotehnologice, care utilizeaz microorganism plante, animale sau produi metabolici ai acestora (enzime, antibiotice etc.) pentru refacerea structural i funcional a ecosistemelor afectate, mai mult sau mai puin eficace, de diferii ageni poluani, prin eliminarea sau inactivarea efectelor nocive ale acestora.Termenul de bioremediere cu fungi sau micoremediere se refer n mod specific la utilizarea de micelii fungice. Micoremedierea este o form de bioremediere, respectiv un proces de utilizare a unor specii de fungi pentru refacerea structural i funcional a unor ecosisteme terestre sau acvatice contaminate cu poluani toxici, prin eliminarea lor sau diminuarea efectelor nocive ale acestora. Termenul a fost introdus pentru prima dat de Paul Stamets, referindu-se la utilizarea miceliului de ciuperci comestibile sau medicinale n scopul bioremedierii unor ecosisteme agricole i silvice. Exista un numar estimat de 6 milioane de specii de ciuperci, aproximativ 50 de mii nregistrate pn n prezent. Este o mare variaie a caracteristicii ntre tulpinile de ciuperci, cu diferite tulpini capabile sa metabolizeze compusi diferiti. Aceast mare variaie este combinata cu un numr mare de diferite specii de ciuperci care permit abordri interesante i dinamice pentru stiinta micoremedierii. Micoremedierea concept Conceptul folosit chiar de Mosie n exod ndulcirea apei la Marah.Introducerea unui trunchi de arbore n izvor2. Ciupercile albe mucegaiteCiupercile pot fi clasificate n dou subgrupuri care se refer la bioremediere: ciuperci mucegaite albe si ciuperci mucegaite maro.Cea mai dezvoltat ramur a micoremedierii se ocup cu "ciupercile mucegaite albe". Ciupercile mucegaite albe sunt un grup fiziologic, fata de grupul de ciuperci taxonomic similar care produc enzime ce descompun lignina si alti compui multi-caten similari. Lignina este un compus chimic complex, care este cel mai frecvent derivat din lemn,este parte integrant din pereii celulelor secundare ale plantelor. Lignina este chimic similara cu compusi cum ar fi hidrocarburile aromatice policiclice i ali poluani i din acest motiv, enzimele ciupercilor albe mucegaite sunt, de asemenea, capabile de a rupe hidrocarburile si alti compusi chimici similari. Proprietile lignolitice ale ciupercilor nu se limiteaz la cele ale ciupercilor albe mucegaite, exist o mare varietate de ciuperci, care s-au dovedit a metaboliza hidrocarburile aromatice policiclice(HAP). Ciupercile albe mucegaite sunt micoremediatori excelenti de toxine,enzimele secretate de aceste ciuperci includ peroxidaze lignina, peroxidaze manganul i lacaza. enzimele modificatoare de lignina extra-celulara au specificitate a substratului foarte sczuta, astfel nct acestea sunt n msur s mineralizeze o gam larg de organopoluanti foarte daunatori, care sunt similari ca structur cu ligninaenzimele din sistemul de degradare a ligninei de ciuperci albe mucegaite sunt extracelulare, anulnd astfel necesitatea de a internaliza poluani i permitand ciupercilor sa tolereze o concentraie mare de poluani. ciupercile albe mucegaite nu pot utiliza lignina ca surs de energie pentru cretere, in schimb necesita cosubstraturi ca surs de carbon. ciuperca alba mucegaita crete prin extindere hifala i, astfel, pot ajunge poluanii n sol, n moduri in care alte organisme nu pot.Ciupercile pot elimina metalele grele prin canalizarea acestora n organele fructifere ale lor.Exist muli factori care afecteaz rata i capacitatea ciupercilor de a distruge toxinele In care primul este natura fizic a hidrocarburilor n general , contaminantii simpli din punct de vedere molecular sunt mai uor de distrus decat cei complecsi. Temperatura controleaz de asemenea rata la care contaminanii sunt defalcati .Temperaturile sczute ncetinesc procesul iar temperaturile calde il accelereaza. Ciupercile prefer un pH intre 4 si 5 pH care este acid Oxigenul este de asemenea, esenial pentru metabolismul ciupercilor. Procesul initial de hidrocarburi degradante implic adugarea oxigenului la hidrocarbura i deci o lips de oxigen n mediu ncetinete procesul. ntr-un experiment realizat o parcel de pmnt contaminat cu motorina a fost inoculat cu miceliu de ciuperci stridie Pleurotus ostreatus. Pleurotus ostreatus are o rezistenta remarcabila la condiiile srate att de mult nct este capabil s creasc i sa se reproduca n apa de mare Acest lucru a dus la oportuniti interesante de bioremediere a mediilor marine n urma unor dezastre , cum ar fi deversrile de petrol A fost un mare interes de public i de guvern n utilizarea acestei tehnologii pentru a trata mediile poluate din urma de deversare de petrol din Golful Mexic.3. Degradarea unei game largi de compui organiciCiupercile de putregai poseda enzim care producnd ambele sisteme nespecifice-exo celular, putere de oxidare mare (sistem special ligni-nolytique) i sisteme intra-celulare implicate n biotransformarea xenobiotica. Aceast bogie enzimatic permite acestor ciuperci pentru a asigura un numr mare de reacii (oxidare, reducere, hidroliz i de sintez) pe poluani xenobiotici de diferite structuri chimice i care are proprietile fizico-chimice (polaritate, lipofile.) Enzimele acioneaz fie pe poluanii dizolvai n apa din sol, fie pe poluanii adsorbite pe fraciunea solid a solului. Miceliul fungiiilor este, de asemenea, o capcan pentru poluanti. 4.Micoremediere Biotehnologie de remediere ce folosete ciupercile n aciunea de degradare, inactivare sau izolare a elementelor contaminante. Unele specii de ciuperci au capacitatea de a absorbi i acumula compui al metalelor grele n corpurile sporifere, iar alte specii contribuie la degradarea unor substane contaminante. Ciupercile n general au rolul de descompuntori ai ecosistemelor, miceliul lor secretnd enzime i acizi ce sunt capabili s descompun o gam larg de substane. Micoremediere folosit n degradarea hidrocarburilor, pesticidelor i n acumularea de metale grele.5. Micoremedierea rezultate. Experimentele au dovedit capacitatea de bioremediere a cipercilor. n general ciupercile descompuntoare ale lemnului au o capacitate mare de descompunere a hidrocarburilor i a unor pesticide persistente. Experimentele cu Pleurotus au avut rezultate deosebit de bune n cazul terenurilor contaminate cu motorin (n 4 sptmni 95% din hidrocarburile toxice au fost descompuse n compui netoxici, ulterior eliminai). 6. Micoremedierea - avantaje Cost redus, comparativ chiar cu alte tehnici de bioremediere Efort minim de instalare i ntreinere a bioremedierii Metod mai flexibil (fungii au o plasticitate mai mare dect alte microorganisme, micoremedierea fiind o opiune chiar n condiiile n care alte tehnici nu sunt eficiente) Eficacitate deosebit (tehnic mai eficient ca alte tehnici de bioremediere fungii pot degrada PAH hidrocarburile policiclice aromatice cu 6 inele aromatice performan nemaiatins de alt tehnic, Pleurotus poate degrada hidrocarburi n proporie de 97%) (Cerniglia, 1997) Avantajele micoremedierii. Exist multe avantaje de in folosirea micoremedierii . n comparaie cu alte tehnici de remediere costul inocularii unui sit poluat cu fungi este nesemnificativ cum si costul sporilor ciupercilor este relativ ieftin . Ciuperca se va reproduce i extinde n sol pe cont propriu , fiind necesar doar o vizit iniial pentru infiintarea unui tratament. Aceasta elimin costurile de vizite repetate pentru a menine un tratament. Un alt avantaj al micoremedierii este c adesea functioneaza unde alte tehnici de bioremediere nu functioneaza , de exemplu n situaiile n care exist compui greu de controlat sau cnd biodisponibilitatea este o problem . Alte tehnici de bioremediere , cum ar fi remedierea microbiana necesit condiii specifice de mediu pentru ca sa functioneze. Micoremedierea ofer o abordare mult mai flexibil ca urmare ciupercile au capacitatea de a crete ntr- o serie de situaii de mediu .Un avantaj major al utilizrii micoremedierii este c, n multe cazuri, rezultatul final este superior altor tehnici de remediere. De exemplu ciupercile stridie Pleurotus ostreatus a fost demonstrat ca degradeaza HAP cu pn la 97 % De asemenea s-a demonstrat c ciupercile pot degrada complexul HAP cu pn la 6 inele benzenice un rezultat pn acum imposibil de realizat prin alte tehnici ( Cerniglia , 1997) Este demn de remarcat minoritatea relativ a micoremedierii ca tiin . Exist un potenial enorm pentru tiina sa creasca datorit numrului mare de specii nedescoperite i speciilor nestudiate de ciuperciPlanuri de viitor pentru stiinta micoremedierii . A fost recunoscut pe scar larg de ctre experi c exist o lips de cunotine fundamentale, care a dus la progresia lent a stiintei micoremedierii. O mare parte a resurselor au fost puse spre cercetare incluzand tulpina de ciuperci albe mucegaite Phanerochaete chrysosporium n timp ce practic mii de alte specii de fiecare coninnd proprieti lignolitice au plecat nestudiate. Recent ns, experii au nceput definirea tiinei i au scris cri cu o abordare holistic fa de micoremediere. Acestea sunt proprieti fundamentale, care sunt necesare pentru a justifica micoremedierea ca o tiin. Este crucial ca cercetari suplimentare se efectueaz n cadrul tiinei pentru contribui la promovarea i validarea micoremedierii.7. Exemple de ciuperci care actioneaza asupra unui sit poluatn cazul fungilor, Liliana Lemosi au obtinut rezultate cu privire la capacitatea de biodegradare a hidrocarburilor a unor tulpini din genurile Aspergillus, Penicillium, Paecilomyces i Fusarium Zheng and Obbard au reuit si dentifice genul Penicillium, care a avut capacitatea de a degrada 90% fenantrenul i 75% acetnaftilena i fluorenul . Walker and Cooney au scos n evidenta capacitatea speciei Cladosporium resinae de a degrada hidrocarburile alifatice . Genul Rhizopus cuprinde ciuperci filamentoase, care se gsesc n sol, fructe, legume i pine veche. Genul a fost izolat i studiat din punct de vedere al capacittii de biodegradare al hidrocarburilor, obtinndu-se rezultate satisfctoa