7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

1/8

Modaliti de biodegradare a

materiilor celulozice

Profesor ndrumtor: Dinic Rodica Student: Anghel Carmen

Universitatea Dunarea de Jos Galai

Facultatea de StiineMaster Monitorizarea i Managementul Mediului

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

2/8

Biodegradarea

Biodegradarea reprezint acea caracteristic esenial a substanelororganice care face posibil att procesul de epurare natural, ct i epurareabiologic, i se refer la capacitatea unei substane organice de a se modificadin punct de vedere chimic sub aciunea microorganismelor.

Biodegradarea este un proces ce acioneaz n sens pozitiv att n

natur, ct i n economia societii umane.Procesele de biodegradare:- Pot fi accelerate, avnd efecte benefice;- Pe plan global, au o contribuie major la circulaia elemetelor biogene n

mediu natural;

- Pe plan local, mpiedic acumularea materialelor reziduale, a diferiilorcontaminai ai mediului.Un prim exemplu este oferit de specia de fungi Chaetomium globosum,

care atac deeurile de hrtie ce polueaz solul unui ecosistem forestier,printr-un proces de biodegradare, n urma cruiasubstanele din compoziiahrtiei sunt redate circuitului natural al elementelor componente.

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

3/8

Biodegradarea compuilor organici i anorganici

Pentru compui organici, termenul de biodegradare se suprapune cucapacitatea de descompunere aeroba(n prezena oxigenului), complet, cuprodui finali de tipul H2S, CH4 , CO2, H2O.

Pentru compui anorganici, termenul de biodegradare este aplicabil

descompunerii acestora la compui prezeni, cum sunt NH3, NO2, NO3 imai ales N2.

n general, o anumit substan organic nu este degradat integralnumai de o anumit specie de microorganisme. De regul, atacul microbian

este iniiat de o specie care posed enzimele extracelulare, necesare uneiprime scindri a substanei complexe n molecule mai simple i este continuatpe msur ce degradarea avanseaz de ctre alte specii de microorganisme,care metabolizeaz n continuare, mult mai rapid, compuii intermediarirezultai din activitatea de biodegradare iniial.

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

4/8

Structura celulozeiCeluloza reprezint cea mai abundent materie organicsintetizat n natur.

Plantele ierboase coninpn la 15% celuloze, iar plantele lemnoase peste 50%. Seconsiderc n natur se formeaz circa 4x1010 tone/an de celuloz.

Celuloza este un polimer linear alctuit din uniti repetate de celobioz.Structura primar a celulozei este simpl deoarece la hidrolizelibereaz

un singur monomer-glucoza, unitatea de baz fiind celobioza. Modelul de legturcovalent C1 -C4 las liberi hidroxilii purtai de ceilali carboni ai glucozei.

Structura chimica a celulozei i a hemicelulozei

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

5/8

Degradarea celulozei de ctre microorganismele celulozolitice se

realizeazcu greu,

datoriturmtorilor

factori:- structura ordonaticristalin a celulozei, care i conferrezisten la

degradare;- prezena ligninei n structura fibrelor de celuloz, avnd rolul unei

bariere fizice;

- numrul limitat al situsurilor de atac.

Rata degradrii celulozei n condiii de laborator este de0,026%/zi n culturile pure de microroganisme celulozolitice i de0,066%/zi n culturile mixte. Se pare c organismele necelulozolitice

au rol n deprtarea unor produi toxici rezultai n urma degradrii.

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

6/8

Degradarea biologic a celulozei se produce n doutrepte:

- o treapt nehidrolitic, C1 care const n dezagregareacatenelor de celuloz;

- o treapthidrolitic, atunci cnd intervin enzimele hidroliticeCx, exo-endoglucanazice, care determin hidroliza

polimerului la unitile sale de construcie.C1 Cx

Activarea(dezagregrea) Hidroliza

fibrelor

Celuloz

nativ

Celuloz

reactivcelobioz glucoz

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

7/8

Bacterii celulozolitice

Clostridium cellulovorans, C. cellulolyticum, C. thermocellum baciliGram-pozitivi anaerobi sporulai,prezeni n intestinul animalelor i chiar i al

omului;Cellulomonas fini, C. fermentans, C. uda, bacterii Gram-variabile,mezofile, nesporulate;

Bacterii care triesc n rumenul ierbivorelor i determin digerareacelulozei din produsele vegetale: Butyriovibrio fibrisolvens, bRuminococcusalbus, R. flavevaciens.

Sunt i alte specii de bacterii care produc celuloze: Bacteroidescellulosolvens, Erwinia chrysanthemum, Streptomyces lividans, Acetivibriocellulolyticus.

Degradarea fermentativ a celulozei, sub aciunea microorganismelor, seproduce n natur n cantitate foarte mare, att n condiii aerobe, ct ianaerobe. Rezultatul acestui proces este nsemnat, deoarece resturile deplante din sol sunt transformate n substane ce contribuie la fertilitatea solului.

Din celuloz, prin fermentaia hidogenat, determinat de Bacillusfossicularicum se obine n cantitate nsemnat hidrogen, acid propionic, acidlactic, acid butiric, alcool etilic etc, sub aciunea lui Bacillus metanicus, seproduce metanul, care apare n cantiate mare n fermentaia blegarului.

7/31/2019 Modaliti de biodegradare a materiilor celulozice

8/8

V MULUMESC PENTRU

ATENIE!