P T„P R O T E N T”

REMEDIJACIJA BEZ ALTERNATIVE-

BIOREMEDIJACIJA POSTUPAK IZBORA

Prof. dr Miroslav M. VRVIĆ, dipl. hem.1-3

Mr Vladimir P. BEŠKOSKI, dipl. biohem.ž č 2 3

1Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd2Centar za hemiju Institut za hemiju tehnologiju i metalurgiju (IHTM)

Istraživač saradnik2,3

2Centar za hemiju, Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju (IHTM), Univerzitet u Beogradu, Beograd

3BREM GROUP doo, Beograd(mmvchem@sezampro.yu)

06.03.2008.Obrenovac

BIOREMEDIJACIJA-BIOLOŠKA DEGRADACIJA I DETOKSIKACIJA ZEMLJIŠTA, POVRŠINSKIH I ,

PODZEMNIH VODA I VAZDUHA OD ŠTETNIH SUPSTANCI, KAO ŠTO SU ORGANSKI

ZAGADJIVAČI (NAFTA I DERIVATI NAFTE ZAGADJIVAČI (NAFTA I DERIVATI NAFTE, PESTICIDI, DETERDŽENTI, POLIMERI, FENOLI,

ORGANSKI RASTVARAČI ) VEŠTAČKA 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 (RECIMO VODONIK-SULFID) I RADIONUKLIDI,

NAJČEŠĆE I NAJEFIKASNIJE POMOĆU MIKROORGANIZAMA!MIKROORGANIZAMA!

SUŠTINA BIOREMEDIJACIJESUŠTINA BIOREMEDIJACIJE

“BIOLOŠKI AGENS”ŠTETNA/E

SUPSTANCE

KOJE NEMAJU

MIKROORGANIZMI

ŠTETNA/ESUPSTANCA/E ŠTETNE EFEKTE

NA OKOLINU

+ BIOMASA

NA OKOLINU

KAKO ŠTETNE SUPSTANCE DOSPEVAJU KAKO ŠTETNE SUPSTANCE DOSPEVAJU U ŽIVOTNU SREDINU ?

• PERMANENTNO⇒ INDUSTRIJA⇒ INDUSTRIJA⇒ POLJOPRIVREDA⇒ RUDARSTVO⇒ RUDARSTVO⇒ VOJSKA⇒ SVAKODNEVNI ŽIVOT

• AKCIDENTNOAKCIDENTNO

• INCIDENTNOINCIDENTNO

KRETANJE ZAGAĐIVAČA KROZ ZEMLJIŠTEKRETANJE ZAGAĐIVAČA KROZ ZEMLJIŠTESirova nafta kao i njeni derivati predstavljaju jedan od najvećih opasnih zagađivača prirodne sredine koja senalaze na mestima eksploatacije nafte, u rafinerijama, skladištima goriva, benzinskim stanicama, u fabrikamaboja i lakova, kao i u elektronskoj industriji i hemijskim čistionama gde se upotrebljavaju kao rastvarači.Kada se slučajno na ovim mestima desi izlivanje nafte u zemljište zbog pucanja cevi ili neodržavanjaKada se slučajno na ovim mestima desi izlivanje nafte u zemljište zbog pucanja cevi ili neodržavanjapostrojenja, dešavaju se prirodni fenomeni koji teže da diriguju kretanje zagađivača prema podzemnim vodama.Zbog toga je veoma bitno razumeti fizičko-hemijske procese koji se dešavaju između zagađivača i česticazemljišta, migraciju kroz slojeve zemljišta kao i interakcije sa podzemnom vodom.Ponašanje zagađivača u zemljištu zavisi uglavnom od njegove gustine, rastvorljivosti i viskoznosti, kao i odPonašanje zagađivača u zemljištu zavisi uglavnom od njegove gustine, rastvorljivosti i viskoznosti, kao i odvrste zemljišta, njegove poroznosti veličine čestica, sadržaja vlage i organske materije. Pored nabrojanihfaktora, klimatski uslovi kao što su temperatura i padavine igraju značajnu ulogu.Prema gustini, zagađivači se mogu podeliti u dve grupe: prvi, čija je gustina manja od gustine vode i nazvani suLNAPL (Light Non-Aquous Phase Liquids)-laki i drugi, čija je gustina veća od gustine vode i poznati su kaoteški DNAPL (Dense Non-Aquous Phase Liquids).Laki stvaraju tanki pokrivač na površini vode i migriraju horizontalno u smeru toka podzemne vode. U ovugrupu spadaju: benzen, toluen, etilbenzen i ksileni (BTEX), mineralna ulja i sirova nafta.Teški se mešaju sa vodom i migriraju prema središtu podzemne vode pri čemu u potpunosti vrše zagađivanje. UDNALP spadaju: hloroform ugljenik tetrahlorid metilen hlorid tri i tetrahloretilen polihlorovani bifenili iDNALP spadaju: hloroform, ugljenik tetrahlorid, metilen hlorid, tri i tetrahloretilen, polihlorovani bifenili ihalogenovani benzeni.Ukoliko je zemljište veoma porozno kao što je slučaj sa šljunčanim i peščanim, brzina migracije je veoma velikapošto zagađivači spomenutog tipa ne reaguju sa ovim tipom zemljišta, tako da jedini proces koji se odvija jemolekulska difuzija iz više zagađene u manje zagađenu zonu.molekulska difuzija iz više zagađene u manje zagađenu zonu.Ukoliko zemljište sadrži veliki procenat organske materije, dolazi do interakcija sa zagađivačem, pri čemu sejavljaju fenomeni adsorpcije, particije i jonske razmene.Da bi mogao da se u potpunosti razume proces kretanja i sudbina zagađivača u zemljištu, potrebno je uraditikarakterizaciju zemljišta, što uključuje geološku, hidrološku i fizičko-hemijsku analizu, pri čemu se određujukonstante sorpcije, distribucije i migracije zagađivača.S tom informacijom moguće je napraviti matematički model koji će predstavljati trodimenzionalnu distribucijuzagađivača u zemljištu.

PUTANJA OKSIDACIJE ALKANA POMOĆU MOPUTANJA OKSIDACIJE ALKANA POMOĆU MO

PUTANJA OKSIDACIJE ALKANA POMOĆU MOPUTANJA OKSIDACIJE ALKANA POMOĆU MO

OKSIDACIJA AROMATIČNIH UGLJOVODONIKAo- I m-RAZGRADNJA AROMATIČNOG PRSTENA

Metabolički put razgradnje benzena(I) meta-razgradnja(II) orto-razgradnja(II) orto-razgradnja

METABOLIČKI PUT RAZGRADNJE TOLUENA UO Č U G J O U UPseudomonas putida

A) meta razgradnja katehina (plazmidni geni)

B) orto razgradnja katehina(hromozomalni geni)

PRELAZNI PROIZVODI KOJI NASTAJU PRI RAZGRADNJIPRELAZNI PROIZVODI KOJI NASTAJU PRI RAZGRADNJIAROMATIČNIH JEDINJENJA POMOĆU MO

Predloženi mehanizmi ubi d jibiorazgradnjifenantrena

POČETNI KORACI U RAZGRADNJI POLICIKLIČNIH POČETNI KORACI U RAZGRADNJI POLICIKLIČNIH AROMATIČNIH UGLJOVODONIKA, RAZLIČITIM

GRUPAMA MIKROORGANIZAMA

KOOMETABOLIČKA DEGRADACIJA ATRAZINA KOOMETABOLIČKA DEGRADACIJA ATRAZINA BAKTERIJSKIM KONZORCIJUMOM

MEHANIZMI MIKROBNOG DEHALOGENOVANJA ORGANOHLORNIH JEDINJENJA

SHEMATSKI PRIKAZ METODOLOGIJE RADASHEMATSKI PRIKAZ METODOLOGIJE RADAPRI BIOREMEDIJACIJI

1 FAZA1. FAZA►KARAKTERIZACIJA ZEMLJIŠTA

►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐENOG MESTA►KARAKTERIZACIJA ZAGAĐIVAČA

(1-3 NEDELJE)(1 3 NEDELJE)

2. FAZA► EKSPERIMENTI NA TRESILICI► EKSPERIMENTI NA TRESILICI

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

► RAZVOJ PROCESA NA MODELU► RAZVOJ PROCESA NA MODELU(4-24 NEDELJE)

3. FAZA►PROBE NA TERENU

4. FAZA4. FAZA►IZVOĐENJE PROCESA BIOREMEDIJACIJE

BIOREMEDIJACIJA

In situ

Ex situ

Šema halde

Realno stanjeRealno stanje

IZGRADNJA HALDE U RNPIZGRADNJA HALDE U RNP

H i ij lj Postavljanje cevi Mešanje zemlje pre nanošenjaHomogenizacija zemljei piljevine

Postavljanje ceviza aeraciju

Mešanje zemlje pre nanošenjana haldu

Nanošenje zemlje Sistem oluka za sakupljanjeprocedne tečnosti

Konačan izgled halde

MIKROBIOLOŠKI RECEPT ZA USPEŠNU MIKROBIOLOŠKI RECEPT ZA USPEŠNU BIOREMEDIJACIJU

Sveža biomasa konzorcijuma selekcionisanih i adaptiranih mikroorganizamaSveža biomasa konzorcijuma selekcionisanih i adaptiranih mikroorganizama,koju proizvodimo u laboratoriji, dodaje se svake nedelje.

B j ik i k ji l ž lj d ik ž j bi i 108 109!Broj mikroorganizama koji razlažu ugljovodonike u svežoj biomasi 108-109!

ANALIZE NA TERENU I UZIMANJE UZORAKA ZEMLJE

Uzorkovanje Homogenizacija “Ravnanje”

Određivanje rastvornih PO43- Određivanje pH “Četvrtanje”

Grafički prikaz dinamike bioremedijacije u funkciji vremena

30

~30 g/kg

20

25

g]

10

15

TPH

[g/k

g

3,3 g/kg(~90%)

5

10 (~90%)

0 20 40 60 80 100 120 140 1600

Vreme [dan]

Uporedni gasni hromatogrami TPH na početku na sredini i po završenoj bioremedijaciji na pilot haldi-postrojenju j j j p p j j

HALDAHALDA

80 % (107 CFU/mL)TPH degradirajućih

PREGLED TEHNOLOGIJAR E M E D I J A C I J E

ODVAJANJE/ KONTROLISANJE RAZGRADNJA

SEPARACIJAFizička

Pranje zemljišta

FizičkoBariera

Hidraulična kontrola i upravljanje

FizičkaSpaljivanje/sagorevanje/incineracija

Hemijska

Uklanjanje vodenom parom

Ekstrakcija pomoću vakuma

Ekstrakcija rastvaračima

kretanjem talasa kontaminanta

Pokrivka

Uklanjanje

Dehlorinacija

B I O L O Š K A

Termalna desorpcija

Odvajanje čestica/komada

Solidifikacija

Vitrifikacija/ostakljivanje

Hemijsko

B I O L O Š K A⇓

BIOREMEDIJACIJU U ŠIREM Stabilizacija SMISLU

Mikrobiološka-bioremedijacija u

užem smislu (kompostiranje!!!)

Fitoremedijacija

Zooremedijacija

PREDNOSTI BIOREMEDIJACIJE

-Tehnologija bez generisanja novog otpada-Sve pomoćne supstance su biorazgradljive i najčešće prirodne-Efikasan i brz postupak-Bezopasan za osoblje koje ga izvodi i životnu sredinu

š ć ( )-Rezultati su reciklirano zemljište i prateći materijali (npr. metalI)-Jeftina tehnologija

⇓Prava green technology!!!

⇓

NEDOSTACI BIOREMEDIJACIJE ???NEDOSTACI BIOREMEDIJACIJE ???

Zavisnost troškova bioremedijacije od trajanja procesa

Izvor: www.livescience.com

NRK INŽENJERING®NRK INŽENJERING®

Beograd

NRK INŽENJERING®NRK INŽENJERING®

Beograd