Új kármentesítési módszerrel nyerhetjük vissza a szennyezett területeket

Szerzők: Kovács András ügyvezető, Lendvai József vizsgálómérnök (IMSYS Kft.)

Az IMSYS Kft. a Nemzeti, Kutatási és Fejlesztési Alapból támogatott KFI_16-1-2017-0377 azonosító számú pályázata eredményeként, az ipar által szennyezett területek kármentesítéséhez olyan új módszertant írt le, melynek segítségével sűrűn beépített részek kármentesítése valósulhat meg. Olyan területeké, ahol a hagyományos kármentesítési technológiák (talajcsere, Pump & Treat) nem alkalmazhatóak a környező ipar, a meglévő szolgáltatások vagy a lakosság jelentős zavarása miatt.

A módszertani leírásban megadott technológia olyan új lehetőséget biztosít a bioremediációs kármentesítési technológiák szakterületén, mely módszernek az alkalmazása jelenleg nem jellemző választás az egyéb, hagyományosnak mondható talaj- és talajvíz-tisztítási eljárásokkal szemben. Az in situ bioremediáció ugyanakkor fenntartható alternatívát jelent, mivel mind energia–, mind vegyszerigénye jelentősen kisebb, mint a hagyományos eljárásoké.

Hol alkalmazható ez a módszer?

Az intenzifikált anaerob bioremediáció, mint kármentesítési technológia azonban nem biztos, hogy minden helyszínen megfelelően alkalmazható a klórozott oldószeres szennyeződések bonyolultsága és a lehetséges helyspecifikus korlátozó tényezők (például nehéz hidrogeológiai körülmények) miatt. Bizonyos helyszíneken csak akkor lehet hasznos, ha más kiegészítő technológiákkal párosul. A javasolt módszertan célterületei azok a helyek, ahol a klórozott szerves vegyületekkel szennyezett talajvíz és egyéb anaerob lebomlási folyamatokra fogékony szennyezők felszámolása szükséges. Olyan területek kármentesítésére alkalmazható, ahol a hidrogeológiai körülmények megfelelőek, a vízzel telített talajzóna in situ intenzifikált bioremediációja lehetséges, és a terület endemikus mikroflórája mutat deklorinációs potenciált. Alkalmazása akkor javasolt, ha a költség-haszon elemzés is azt mutatja, hogy a technológia költséghatékonyabb a többi kármentesítő beavatkozáshoz képest.

Miért ezt a technológiát alkalmazzuk?

A módszertani leírásban a legmodernebb kémiai és biológiai monitoring eszközöket új technológiákkal egészítettük ki, melyek eredményeire alapozva pontosan paraméterezett in situ bioreaktorokat lehet kialakítani a szennyezett területek remediálására. Az eljárással, a korábbi biológiai kármentesítések „ad hoc” jellegű injektálásaival és adatgyűjtéseivel szemben, tudományos kísérletekkel megalapozott, laboratóriumi körülmények között kifejlesztett, laboratóriumi oszlopkísérletek és terepi (in situ) pilot-tesztek során optimalizált, célzott lebontást lehet elérni. A módszertan kidolgozta az ehhez tartozó mérési, mintavételi (1. kép) és kármentesítési technológiai elemeket. A bioremediáció ma elterjedt módszereivel ellentétben ez az eljárásmód nem csak a szennyezett talaj vagy talajvíz kiemelése során végez analitikát, hanem a kezelés teljes időtartamában, akár hónapokon vagy éveken át. Ez a hatásfok pontosabb meghatározását és növelését is lehetővé teszi.

  1. kép Mintavétel a kármentesítés során

Az intenzifikált anaerob bioremediáció helyszíneinek értékelésére a módszertan nem csak a gyakorlatban általánosan alkalmazott megoldásokat használja, hanem olyan, a jelenlegi gyakorlatban csak kiegészítő szűrésként javasolt technikákat is magába foglal, mint a PCR alapú molekuláris biológiai vizsgálatok, a laboratóriumi mikrokozmosz-vizsgálatok és laboratóriumi oszlopkísérletek (2. kép). A mikrokozmosz tesztek kémiai analízisével és mikrobiológiai vizsgálatával határozzuk meg a kulcsparamétereket, valamint az inhibitor faktorokat. Az oszlopkísérletekkel, a mikrokozmosz tesztekben megtalált kulcsparaméterek koncentrációját változtatva optimalizáljuk a szubsztrát adagolás paramétereit. Ezek a tesztek, analitikai módszerekkel kombinálva a mikrobiális populációk és a helyszíni természetes aktivitás pontosabb jellemzésére adnak módot, így nagymértékben csökkenthetik a fokozott anaerob bioremediáció terepi megvalósításával és tervezésével kapcsolatos bizonytalanságokat.

2. kép Laboratóriumi oszlopkísérlet – mintavétel

Új baktériumtörzs a monoklór-benzol kármentesítésben

A technológia tudományos hátteréül a korábbi évek során alkalmazott bioremediációs kísérletek, valamint a hazai és külföldi esettanulmányok szolgálnak. A projekttagként bevont Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Biotechnológiai Divíziója (Bay-Bio) biztosította a kutatáshoz szükséges tudományos hátteret.

A módszertan egyik fő eleme új lehetőséget nyit meg a monoklór-benzol kármentesítésben. A Bay-Bio munkatársai izoláltak egy olyan Pseudomonas törzset (Pseudomonas sp. EM1), mely aerob és anaerob denitrifikáló körülmények között is képes nagyfokú MCB bontásra (3. kép). A mikroorganizmus a monoklór-benzolon kívül képes bontani a benzolt, toluolt, etil-benzolt, valamint az 1,3-, illetve 1,4-diklórbenzolt is. A mikroorganizmus segítségével az eddigieknél sokkal költséghatékonyabb kármentesítések tervezhetők és kivitelezhetők, hiszen a nehezen és drágán adalékolható oxigén helyett elegendő magas nitrát tartalmú ásványi sóoldatot injektálni a bioaugmentáció mellett.

3. kép Pseudomondas sp. EM1 telepi szója-kazein táplemezen illetve az EM1 kultúra fénymikroszkópos képe

A gyorsabb és hatékonyabb bioremediáció érdekében ugyanis bioagmentációt is alkalmazunk abban az esetben, ha a természetes mikróba közösség nem rendelkezik a megfelelő génkészlettel vagy a számossága túl alacsony, ezáltal a biostimuláció nem lesz hatékony.

Innovatív megoldás

A dokumentumban leírt technológiai és módszertani fejlesztés lehetővé teszi, hogy a későbbiekben az intenzifikált bioremediációs kármentesítési technológia szélesebb körben elterjedjen. A mintaterületek kármentesítésén alapuló módszertani útmutató pozitív példaként szolgálhat a jövőbeli kármentesítési projektekhez.

A Módszerleírás a VÁLLALATI KFI_16 szakértői vizsgálatokon kiemelkedő értékelést kapott az NKFIH vállalati innovációt vizsgáló szakmai szervezetétől.  Cikkünk hosszabb verziója elérhető az imsys.hu/anaerob-bioremediacio/ oldalon.