biologick sana n metody n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY PowerPoint Presentation
Download Presentation
BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 76

BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY - PowerPoint PPT Presentation


  • 257 Views
  • Uploaded on

BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY. Ing. Vít Matějů ENVISAN-GEM, a.s. Biotechnologická divize envisan@mbox.vol.cz. O ČEM TO BUDE?. Základní informace o biologických metodách sanace, jejich

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY' - niel


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
biologick sana n metody

BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY

Ing. Vít Matějů

ENVISAN-GEM, a.s. Biotechnologická divize

envisan@mbox.vol.cz

Biologické sanační metody I

o em to bude
O ČEM TO BUDE?
  • Základní informace o biologických metodách sanace, jejich

principech, možnosti použití, základy biochemických reakcí, přenos hmoty, limitující faktory, výhody a nevýhody

  • Biologické technologie pro odstranění chlorovaných ethylenů, ropných uhlovodíků, aromatických uhlovodíků, přirozená atenuace, inženýrské a

mikrobiologické aspekty sanací

Biologické sanační metody I

co to je horninov prost ed
CO TO JE HORNINOVÉ PROSTŘEDÍ ?

Hladina

Podzemní

vody

Saturovaná

zóna

Nesaturovaná zóna

Zvodeň, kolektor

Biologické sanační metody I

polutanty dnapl lnapl
POLUTANTY – DNAPL, LNAPL

LNAPL

DNAPL

Biologické sanační metody I

polutanty dnapl lnapl1
POLUTANTY – DNAPL, LNAPL

Biologické sanační metody I

zp sob aplikace
ZPŮSOB APLIKACE
  • IN-SITU – na místě bez těžby pevných materiálů, bez čerpání vyčerpávání podzemní vody
  • EX-SITU – po vytěžení pevných materiálů nebo vyčerpání podzemní vody a přemístění z kontaminované lokality
  • ON-SITE – po vytěžení nebo vyčerpání na kontaminované lokalitě
  • OFF-SITE – po vytěžení nebo vyčerpání mimo kontaminovanou lokalitu

Biologické sanační metody I

zp soby aplikace
ZPŮSOBY APLIKACE
  • Nesaturovaná zóna in-situ - bioventing
  • Saturovaná zóna in-situ – biosparging, bioslurping, bariéry, přirozená atenuace
  • Vytěžená zemina ex-situ nebo on-site, suspenzní bioreaktory
  • Vyčerpaná podzemní voda na povrchu (pump & treat) – čištění v bioreaktorech
  • Čištění půdní vzduchu – čištění

v biofiltrech

Biologické sanační metody I

biologick sana n metody1
Anorganické polutanty

Redukce sulfátu

Fytoremediace

Mokřady

Biosorpce

Bioimobilizace

Biostabilizace

Biologická redukce a oxidace kovů a radionuklidů

Přirozená atenuace

Biofiltrace

Denitrifikace

Organické polutanty

Bioventing

Biosparging

Bioslurping

Bioaugmentace

Fytoremediace

Bioimobilizace

Biosorpce

Kompostování

Aerobní rozklad polutantů v zeminách

Kompostování

Landfarming

Kometabolismus

Přirozená atenuace

Biofiltrace

BIOLOGICKÉ SANAČNÍ METODY

Biologické sanační metody I

bioremediace in situ
BIOREMEDIACE IN-SITU
  • DEFINICE bioremediace in-situ : Využití přirozených mikroorganismů k tomu, aby transformovaly, rozložily nebo imobilizovaly polutant přítomný v saturované zóně
  • CÍL: Odstranit nebezpečné vlastnosti polutantu(ů) tak, aby vzniklé látky již nepůsobily nebezpečí pro lidské zdraví a životní prostředí

Biologické sanační metody I

obecn sch ma
OBECNÉ SCHÉMA

Biologické sanační metody I

bioventing biosparging
BIOVENTING, BIOSPARGING

Biologické sanační metody I

bioventing
BIOVENTING

Biologické sanační metody I

bioventing1
BIOVENTING

Biologické sanační metody I

air sparging biosparging
AIR SPARGING, BIOSPARGING

Biologické sanační metody I

bioremediace ex situ
BIOREMEDIACE EX SITU

SLURRY

PHASE

Biologické sanační metody I

bioremediace ex situ1
BIOREMEDIACE EX SITU

Biologické sanační metody I

bioremediace ex situ2
BIOREMEDIACE EX SITU

Biologické sanační metody I

landfarming
LANDFARMING

Biologické sanační metody I

p irozen atenuace
PŘIROZENÁ ATENUACE

BIODEGRADACE cca 95 %

odstraněného znečištění

Biologické sanační metody I

p irozen atenuace1
PŘIROZENÁ ATENUACE

Biologické sanační metody I

biofiltrace
BIOFILTRACE

Biologické sanační metody I

biofiltrace1
BIOFILTRACE

Biologické sanační metody I

z sada
ZÁSADA
  • Mikroorganismy pro nás nepracují, protože to my chceme, ale proto, že jim to přináší různé výhody, především energii pro množení a tvorbu biomasy a pro nezbytné fyziologické pochody
  • Pokud jim zlepšíme podmínky v prostředí, pracují o to lépe.

Biologické sanační metody I

beze slov
BEZE SLOV

Biologické sanační metody I

biologick rozklad
BIOLOGICKÝ ROZKLAD
  • AEROBNÍ - v přítomnosti kyslíku (alifatické uhlovodíky, některé chlorované ethyleny, aromatické uhlovodíky, fenoly)
  • ANAEROBNÍ – bez přítomnosti kyslíku (pentachlorfenol, tetrachlorethylen, aromatické uhlovodíky, organické kyseliny, nitroaromatické sloučeniny – TNT, RDX, HRX

Biologické sanační metody I

sch ma aerobn ho mikrobi ln ho metabolismu
SCHÉMA AEROBNÍHO MIKROBIÁLNÍHO METABOLISMU

CO2 + H2O + biomasa

Biologické sanační metody I

mechanismy biodegradace
MECHANISMY BIODEGRADACE

Biologické sanační metody I

mechanismy biodegradace1
MECHANISMY BIODEGRADACE

Biologické sanační metody I

aerobn degradace n alkan
AEROBNÍ DEGRADACE n-ALKANŮ

Biologické sanační metody I

aerobn degradace aromatick ch uhlovod k
AEROBNÍ DEGRADACE AROMATICKÝCH UHLOVODÍKŮ

Biologické sanační metody I

reduktivn dehalogenace
REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE

Biologické sanační metody I

aerobn degradace nafthalenu
AEROBNÍ DEGRADACE NAFTHALENU

Biologické sanační metody I

slide35

ENERGETICKÁ

NÁROČNOST

ANAEROBNÍHO

ROZKLADU

Biologické sanační metody I

kde naj t informace
KDE NAJÍT INFORMACE

http://umbbd.msi.umn.edu/

University of Manitoba Biocatalysis/Biodegradation Database - UM - BBD

  • 155 metabolických cest
  • 1029 reakcí
  • 973 látek
  • 642 enzymů
  • 379 mikroorganismů
  • 239 biotransformačních pravidel
  • 50 organických funkčních skupin
  • 76 reakcí nafthalen 1,2-diooxigenasy
  • 109 reakcí toluendiooxigenasy

Biologické sanační metody I

slide37

University of Manitoba

Biocatalysis/Biodegradation

Database

UB-BBD

Pathway Prediction

System

Biologické sanační metody I

jak by to m lo b t
JAK BY TO MĚLO BÝT

Energie

Biomasa

Biologické sanační metody I

jak to prob h
JAK TO PROBÍHÁ

Biologické sanační metody I

bioremediace
BIOREMEDIACE

ALE

JAK TO

JE OPRAVDU

Biologické sanační metody I

souhlas te
SOUHLASÍTE

Biologické sanační metody I

omezuj c faktory
OMEZUJÍCÍ FAKTORY
  • Přenos hmoty do buňky
  • Dostupnost molekul polutantu pro mikroorganismy (sorpce, rozpustnost)
  • Enzymatický aparát mikroorganismů
  • Tvorba toxických metabolitů
  • Inhibiční podmínky v prostředí (toxicita polutantů, pH, teplota, nedostatek vlhkosti, nedostatek finálních akceptorů elektronů, limitace makro a mikrobiotickými prvky …..)
  • Neschopost odourávat některé polutanty vedle sebe (např. toluen a chlorbenzen)

Biologické sanační metody I

rychlost omezuj c prvky
RYCHLOST OMEZUJÍCÍ PRVKY

Biologické sanační metody I

biologick dostupnost polutantu
BIOLOGICKÁ DOSTUPNOST POLUTANTU

Vymytí povrchově aktivní

látkou

Biologické sanační metody I

rozd len zbytkov ho zne i t n
ROZDĚLENÍ ZBYTKOVÉHO ZNEČIŠTĚNÍ

Saturovaná zóna

Nenasycená zóna

Biologické sanační metody I

transport hmoty do bu ky
TRANSPORT HMOTY DO BUŇKY

Biologické sanační metody I

obour v n pau
OBOURÁVÁNÍ PAU

BAKTERIE

Diooxygenasa

HOUBY

Cyt P-450

Peroxidasy

Biologické sanační metody I

shrnut p ek ek
SHRNUTÍ PŘEKÁŽEK

Biologické sanační metody I

transport hmoty do bu ky1
TRANSPORT HMOTY DO BUŇKY

Biosurfaktanty,

nepolární látky

Biologické sanační metody I

dead end produkty pyrenu houby
DEAD-END PRODUKTY PYRENU - HOUBY

Biologické sanační metody I

dead end produkty
DEAD-END PRODUKTY

Biologické sanační metody I

1 probl m
1. PROBLÉM
  • Stanovení PAU po extrakci nepolárními rozpouštědly
  • Biotransformační produkty jsou polární – nestanoví se, nastává pokles koncentrace PAU - HURÁÁÁÁ !!!
  • Skutečnost

Biotransformační produkty a dead-end produkty jsou ve vodě mnohem rozpustnější a tedy mobilnější, jsou však často i toxičtější, takže zemina se sníženou koncentrací PAU po biodegradaci je z hlediska životního prostředí mnohem škodlivější, má podstatně vyšší ekotoxicitu a genotoxicitu

Biologické sanační metody I

2 probl m
2. PROBLÉM
  • Heterocyklické sloučeniny podléhají rovněž biotransformaci – vznikají toxičtější produkty
  • Pentachlorfenol tvoří v technické směsi jen 30 až 35 %, jsou tedy přítomny další kongenery – ale ty se nesledují (analyticky)
  • Vedlejší produkt z chlorace fenolu – polychlorované dioxiny!!!!
  • Heterocyklické sloučeniny podléhají rovněž biotransformaci – vznikají toxičtější produkty

Biologické sanační metody I

co mikroorganismy um
CO MIKROORGANISMY UMÍ
  • BIOTRANSFORMACE

Obměna molekuly polutantu biologickou cestou, výsledek může být pozitivní i negativní

  • BIODEGRADACE

Rozklad organických látek na menší organické či anorganické molekuly

  • MINERALIZACE

Oxidace organické látky na oxid uhličitý a vodu (za uvolnění energie a tvorby mikrobiální biomasy)

Biologické sanační metody I

mikroorganismy
MIKROORGANISMY
  • Bakterie
  • Kvasinky
  • Plísně
  • Dřevokazné houby

Biologické sanační metody I

mechanismy vyu it polutant
MECHANISMY VYUŽITÍ POLUTANTŮ

POLUTANT

NE PROTO, ŽE

MY CHCEME

Biologické sanační metody I

kometabolismus
KOMETABOLISMUS
  • Kometabolismus je transformace organické sloučeniny organismy, které nejsou schopné tuto látku využívat jako zdroj energie.
  • Nespecifické enzymy pro jeden substrát jsou schopné využívat i jiné látky (např. monooxygenasy)

Biologické sanační metody I

kometabolismus1
Trichlorethylen (aerobně)

Trinitrotoluen

1,1,1-trichlorethan

MTBE

Chloroform

KOMETABOLISMUS

Biologické sanační metody I

bakterie pro bioremediaci
Pseudomonas sp.

Acinetobacter sp.

Micrococcus sp.

Rhodococcus sp.

Ralstonia metallidurans

Deinococcus radiodurans

Accumulibacter phosphatis

Sphingomonas aromaticivorans

BAKTERIE PRO BIOREMEDIACI

Biologické sanační metody I

pseudomonas
PSEUDOMONAS

P. putida

P. aeruginosa

P. fluorescens

Biologické sanační metody I

kvasinky
KVASINKY

Biologické sanační metody I

houby nenapln n nad je
HOUBY – NENAPLNĚNÉ NADĚJE

Biologické sanační metody I

houby bioremediace
HOUBY - BIOREMEDIACE
  • Tvorba exoenzymů – peroxidas – zrychlení biodegradace PAU – podobné ligninu, eliminace transportu do buňky
  • Problém: kolonizace ošetřované půdy
  • Veliké množství inokula – vysoká cena
  • Tvorba dead-end produktů, výsledek horší než očekávání – spíše žádný

Biologické sanační metody I

b l a hn d hniloba
BÍLÁ A HNĚDÁ HNILOBA

Biologické sanační metody I

houby jak by to m lo fungovat
HOUBY – JAK BY TO MĚLO FUNGOVAT

Biologické sanační metody I

houby jak by to m lo fungovat1
HOUBY – JAK BY TO MĚLO FUNGOVAT

Biologické sanační metody I

pou it hub kter funguje
POUŽITÍ HUB, KTERÉ FUNGUJE

Biologické sanační metody I

biopulping
BIOPULPING

PO

PŘED

Úspora cca $ 10 na 1 tunu celulosy + úspora 30 % energie

Návratnost investice až 3 roky !!!!

Biologické sanační metody I

pokusy o praktick vyu it d evokazn ch hub pro bioremediaci
POKUSY O PRAKTICKÉ VYUŽITÍ DŘEVOKAZNÝCH HUB PRO BIOREMEDIACI
  • Earthfax Engineering, Dr. Lamar, Utah, USA
  • ATE, česká pobočka, Dr. T.M. Vogel, původní technologie francouzská

Biologické sanační metody I

nev hody bioremediace
NEVÝHODY BIOREMEDIACE
  • Špatný management – neznalost biologických principů
  • Nesnadný odhad doby sanace
  • Závislost na klimatu
  • Tvorba transformačních produktů a dead-end produktů
  • Nemůže být použita pro všechny polutanty

Biologické sanační metody I

v hody bioremediace
VÝHODY BIOREMEDIACE
  • Většinou nejlevnější technologie
  • Řeší jinak neřešitelné situace
  • Využívá přírodních procesů
  • Rozkládá polutanty na neškodné produkty (někdy)
  • Je možné ji aplikovat mnoha způsoby
  • Velmi vhodná jako doplňková metoda k jiným sanačním metodám

Biologické sanační metody I

tak co si o tom mysl te
TAK CO SI O TOM MYSLÍTE?

Biologické sanační metody I

ot zky
OTÁZKY ?

Biologické sanační metody I

d kuji
DĚKUJI

VÁM ZA

POZORNOST

Biologické sanační metody I