MIKROORGANISMY A OCHRANA ŽIVOTNÍHO PROSTŘED EDÍ Ústav inženýrstv enýrství ochrany ŽP FT UTB ve Zlíně
Důvody využívání mikroorganismů v procesech ochrany životního prostřed edí jsou prakticky všudypřítomné a přizpůsobivé řada z nich je nenáročná na zdroje výživy za příznivých podmínek se velmi rychle množí mikrobiální procesy probíhají za mírných reakčních podmínek mikroorganismy jsou metabolicky nesmírně rozmanité - rozkládají rozsáhlou řadu organických látek - přeměňují četné látky anorganické - produkují důležité sloučeniny
Úskalí mikrobiáln lních technologií některé mikroorganismy jsou patogenní v některých případech mohou být produkovány toxické látky mikroby lze negativně ovlivnit toxickými látkami mnohé procesy vyžadují specifické podmínky - probíhají jen v určitých prostředích (ph, kyslík ) - provádí je jen některé skupiny mikroorganismů - obvykle je třeba složitého technického vybavení
BAKTERIE
BAKTERIE
TVARY BAKTERIÁLN LNÍCH KOLONIÍ
VLÁKNIT KNITÉ PLÍSN SNĚ
KVASINKY
PŘEHLED PRŮMYSLOV MYSLOVÉ MIKROBIOLOGIE 1. PRODUKCE MIKROBIÁLN LNÍCH BUNĚK Mikroorganismy jako potravina Mikroorganismy jako krmivo Mikroorganismy jako biopesticidy 2. PRODUKCE MIKROBIÁLN LNÍCH METABOLITŮ Enzymy Estery a polymery Detergenty 3. BIOTRANSFORMACE 3. BIOTRANSFORMACE Biologické čištění vod Biologické čištění odpadního vzduchu Bioremediace půd a spodních vod Biologické zpracování pevných odpadů bez přístupu kyslíku Kompostování
Mikroorganismy jako potravina Mikroorganismy jako krmivo Candida utilis Mikroorganismy jako biopesticidy Bacillus thuringiensis Trichoderma harzianum Mikroorganismy jako producenti zajímavých látekl - enzymů: proteinasy, pektinasy, celulasy, lipasy aj. - polymerů: PHB - polysacharidů: xanthan, gellan, dextran
BIOTRANSFORMACE ČIŠTĚNÍ VOD Aerobní čištění odpadních vod (rozklad organické hmoty na CO 2, vodu a minerální látky, spojený s růstem aerobních mikroorganismů) Denitrifikace pitných nebo odpadních vod (odstraňování dusičnanů či dusitanů jejich bakteriální redukcí na dusík a oxid dusný) Odstraňov ování dusíkat katého znečištění z odpadních vod (odstraňování organicky vázaného dusíku bakteriálními procesy) Odstraňov ování fosforu z odpadních vod (akumulace organicky vázaného fosforu do bakteriálních buněk tj. do kalu) Anaerobní čištění odpadních vod a anaerobní stabilizace kalů (rozklad organické hmoty na CH 4, CO 2, vodu a minerální látky, spojený s růstem anaerobních mikroorganismů)
Vločky aktivovaného kalu, zvětšen ení 100 x
BIOLOGICKÉ ODSTRAŇOV OVÁNÍ DUSÍKU AMONIZACE = proces uvolňování amoniaku a amonných solí při rozkladu organických látek (amonizační bakterie) NITRIFIKACE = aerobní přeměna amoniaku a amonných solí na dusitany a dusičnany (nitrifikační bakterie) DENITRIFIKACE = anaerobní redukce dusičnanů a dusitanů na oxid dusný a dusík (denitrifikační bakterie)
Mikrobiáln lní odstraňov ování fosforu Poly P P baktérie (PAO): aerobní druhy, schopné za určitých podmínek zvýšené akumulace polyfosfátů v buňkách
BIOTRANSFORMACE ČIŠTĚNÍ VOD Aerobní čištění odpadních vod (rozklad organické hmoty na CO 2, vodu a minerální látky, spojený s růstem aerobních mikroorganismů) Denitrifikace pitných nebo odpadních vod (odstraňování dusičnanů či dusitanů jejich bakteriální redukcí na dusík a oxid dusný) Odstraňov ování dusíkat katého znečištění z odpadních vod (odstraňování organicky vázaného dusíku bakteriálními procesy) Odstraňov ování fosforu z odpadních vod (akumulace organicky vázaného fosforu do bakteriálních buněk tj. do kalu) Anaerobní čištění odpadních vod a anaerobní stabilizace kalů (rozklad organické hmoty na CH 4, CO 2, vodu a minerální látky, spojený s růstem anaerobních mikroorganismů)
Mikrobiáln lní čištění odpadního vzduchu Nejvýznamnější použití: 1. Rozklad těkavých organických sloučenin, zejména rozpouštědel (lakovny, barvírny, chemické výroby apod.) 2. Záchyt, rozklad a přeměna směsí zapáchajících látek (odstraňování pachů z rozkladných procesů, kafilerií, ČOV apod.)
BIOREMEDIACE Remediace = navrácení k původnímu stavu Bioremediace: využití (mikro)organismů k dekontaminace půd či podzemních vod
BIOREMEDIACE Principy: Aerobní mikroorganismy rozkládají za účasti kyslíku organické polutanty na oxid uhličitý, vodu a minerální látky (spojeno s růstem jejich biomasy) Anaerobní mikroorganismy přeměňují některé sloučeniny (např. chlorované uhlovodíky) na méně škodlivé látky
Biologické zpracování pevných odpadů bez přístupu p kyslíku ku Princip: Anaerobní mikroorganismy rozkládají běžné organické látky na směs oxidu uhličitého, methanu a minerální látky (spojeno s mírným růstem jejich biomasy)