Was ist Bioremediation?
Bioremediation ist eine Technik der Abfallentsorgung, bei der lebende Organismen, so genannte Bioremediatoren, eingesetzt werden, um Schadstoffe von kontaminierten Standorten zu neutralisieren, abzubauen oder zu entfernen. Die EPA definiert Bioremediation als "Behandlung, die natürlich vorkommende Organismen verwendet, um gefährliche Substanzen in weniger toxische oder nicht toxische Substanzen aufzuspalten". Bioremediation kann an der Kontaminationsstelle durchgeführt werden, die als bekannt ist vor Ort Bioremediation oder es könnte an einer anderen Stelle durchgeführt werden, nachdem das Abfallmaterial zu einer separaten Behandlungsstelle für die biologische Sanierung gesammelt wurde. Der Prozess der Bioremediation kann auf natürliche Weise erfolgen oder unter Zugabe von Sauerstoff und Düngemitteln stimuliert werden.
Verwendete Methoden
In der In-situ-Bioremediationstechnik wird die Dekontamination einer Stelle durch die endogenen mikrobiellen Populationen der Stelle durchgeführt. Die Mikroben, die den Ort bewohnen, sind bereits an die organischen chemischen Abfälle angepasst und können so den Abfall durch die verschiedenen biochemischen Reaktionen, die von ihnen ausgeführt werden, abbauen. Manchmal, wenn bestimmte Faktoren wie Sauerstoff oder Mineralstoffe limitierend wirken, sind die Mikroben möglicherweise nicht in der Lage, ihre biologische Sanierung durchzuführen. Unter solchen Umständen werden jedoch die begrenzenden Faktoren dem Standort hinzugefügt, ein Prozess, der als verbesserte Bioremediation bekannt ist, um eine neue Runde mikrobieller Aktivität zu fördern. Die Verwendung von Pumpen und Gebläsen zum Erzeugen von Vakuum im Boden, um Luft in den leeren Raum einzublasen, um den Mikroben Sauerstoff zuzuführen, wird als Bioentlüftung bezeichnet. Mit einer frischen Luftzufuhr starten die Mikroben ihre Bioreinigungsaktivitäten neu und bauen große Mengen organischer Abfälle ab. Ex-situ-Bioremediation wird über verschiedene Techniken wie Kompostierung, "Land-Farming" oder durch Verwendung oberirdischer Bioreaktoren durchgeführt. Die oberirdischen Bioreaktoren, die auf der gleichen Technologie wie die einfache Fermentation basieren, werden für die Behandlung von kontaminiertem Boden oder Wasser verwendet. Andere Techniken, die in der Bioremediation verwendet werden, sind Phytosanierung (wobei Pflanzen Verunreinigungen aus dem Boden absorbieren und die Verunreinigungen in ihrem Gewebe metabolisieren), Bioleaching (Metalle werden aus ihren Erzen durch Mikroben gewonnen), und Rhizofiltration (der Durchgang von Wasser durch eine Masse von Wurzeln, damit die Wurzeln die Verunreinigungen im Wasser aufnehmen können).
Erfolge
Bioremediation ist am erfolgreichsten bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen in den Ozeanen. Zum Beispiel führte die Ölkatastrophe von Exxon Valdez von 1989 in Alaska zur Freisetzung von fast 11 bis 38 Millionen Gallonen Rohöl in den Prince William Sound, was die 350-Meilen der Küste in der Region stark beeinträchtigte. Eine der wichtigsten Methoden zur Beseitigung dieser Ölpest war die Verwendung verbesserter In-situ-Bioremediationstechniken, bei denen Düngemittel zugesetzt wurden, um den Mikroben Nährstoffe zu liefern, um die Ölpest durch ihre metabolische Wirkung zu beseitigen. Superbugs (anders als die medikamentenresistenten Mikroben) wurden auch von Wissenschaftlern entwickelt, die erste wurde im Labor von dem indisch-amerikanischen Wissenschaftler Ananda Mohan Chakrabarty in den 1970 entwickelt. Diese Superbugs sind Mikroorganismen, die genetisch transformiert wurden, um sie mit Genen zu versehen, die diesen Mikroben helfen, toxische komplexe Kohlenwasserstoffe, wie sie in Ölunfällen vorkommen, in weniger schädliche Substanzen abzubauen. In 1980 erhielt Chakrabarty ein Patent für seinen "Superbug", das erste Patent, das jemals für einen gentechnisch veränderten Organismus erteilt wurde. Wenn sie in die natürliche Umwelt eingeführt werden, in der Ölflecken aufgetreten sind, könnten diese Superbugs eine lebenswichtige Rolle beim Säubern des Bereiches spielen.
Rückschläge
Bioremediation ist eine neue Technologie in den Anfangsjahren. Ein erfolgreiches Bioreinigungsprogramm benötigt Experten aus verschiedenen Disziplinen wie Mikrobiologie, Ingenieurwesen, Geologie und Bodenkunde, um ein erfolgreiches Bioreinigungsprogramm zu initiieren, durchzuführen und abzuschließen. Bis jetzt fehlt es jedoch an ausreichendem Personal, das gut genug ausgebildet ist, um die Bioremediation durchzuführen. Da diese Technologie nicht mit rentablen Endprodukten in Verbindung gebracht wird, sind Investitionen in Forschung und Entwicklung in der Bioremediation langsam. Intensivere Forschung ist erforderlich, um Mikroben zu produzieren, die die hochkomplexen Kohlenwasserstoffe effizienter abbauen, aber die Finanzierung in diesem Sektor ist schlecht. Jede Mülldeponie hat ihre eigenen Anforderungen und daher muss ein Bioreinigungs-Programm für jeden Standort maßgeschneidert werden, was wiederum ausreichende Manpower, Zeit und Finanzierung erfordert.
Was hält die Zukunft bereit?
Wenn die biologische Sanierung populärer werden soll, müssen die oben genannten einschränkenden Faktoren verschwinden. Der Bedarf an Bioremediation ist in der heutigen Welt mehr denn je vorhanden, wo die Umweltverschmutzung durch die Ansammlung großer Mengen von Abfallstoffen auf der Erdoberfläche und Ölverschmutzungen in den Ozeanen zu einem massiven Verlust an Flora und Fauna führt und die menschliche Gesundheit beeinträchtigt nachteilig. Unter solchen Umständen verspricht die biologische Sanierung eine natürliche und effektive Lösung des Problems, und es besteht die Hoffnung, dass diese Technologie in Zukunft in größerem Umfang genutzt wird, um giftige Abfälle auf der Erde zu beseitigen.
