Ist die Bioremediation ein wirksamer Weg, um unseren Planeten zu dekontaminieren?
Was ist Bioremediation?
Die Bioremediation ist eine Abfallentsorgungstechnik, bei der lebende Organismen, sogenannte Bioremediatoren, verwendet werden, um Schadstoffe an kontaminierten Standorten zu neutralisieren, abzubauen oder zu entfernen. Die EPA definiert Bioremediation als „Behandlung, bei der mit natürlich vorkommenden Organismen gefährliche Substanzen in weniger toxische oder nicht toxische Substanzen zerlegt werden“. Die biologische Sanierung kann an dem Ort der Kontamination durchgeführt werden, der als in situ- biologische Sanierung bekannt ist, oder sie kann an einem anderen Ort durchgeführt werden, nachdem das Abfallmaterial zur biologischen Sanierung an einem separaten Behandlungsort gesammelt wurde. Der Prozess der Bioremediation kann auf natürliche Weise ablaufen oder muss möglicherweise durch die Zugabe von Sauerstoff und Düngemitteln angeregt werden.
Verwendete Methoden
Bei der In-situ-Bioremediationstechnik wird die Dekontamination eines Standorts durch die endogenen mikrobiellen Populationen des Standorts durchgeführt. Die dort lebenden Mikroben sind bereits an die organischen chemischen Abfälle angepasst und können diese über die verschiedenen biochemischen Reaktionen abbauen. In bestimmten Fällen, in denen bestimmte Faktoren wie Sauerstoff oder Mineralstoffe eine Einschränkung erfahren, können die Mikroben möglicherweise ihre Bioremediationswirkung nicht mehr ausüben. Unter diesen Umständen werden jedoch die begrenzenden Faktoren zum Standort hinzugefügt, ein Prozess, der als verstärkte biologische Sanierung bezeichnet wird, um eine neue Runde mikrobieller Aktivitäten zu fördern. Die Verwendung von Pumpen und Gebläsen zum Erzeugen eines Vakuums im Boden, um Luft in den leeren Raum einzublasen, um den Mikroben Sauerstoff zuzuführen, wird als Bioentlüftung bezeichnet. Mit frischer Luft setzen die Mikroben ihre biologischen Sanierungsaktivitäten fort und bauen große Mengen organischer Abfälle ab. Die Ex-situ-Bioremediation wird mithilfe verschiedener Techniken wie Kompostierung, "Landbewirtschaftung" oder mithilfe oberirdischer Bioreaktoren durchgeführt. Die oberirdischen Bioreaktoren basieren auf der gleichen Technologie wie die einfache Fermentation und werden zur Behandlung von kontaminiertem Boden oder Wasser eingesetzt. Andere Techniken, die bei der Bioremediation verwendet werden, sind die Phytoremediation (bei der Pflanzen Verunreinigungen aus dem Boden absorbieren und die Verunreinigungen in ihrem Gewebe metabolisieren), die Biolaugung (Metalle werden durch Mikroben aus ihren Erzen extrahiert) und die Rhizofiltration (der Durchtritt von Wasser durch eine Masse von Wurzeln) Wurzeln, um die Verunreinigungen im Wasser zu absorbieren).
Erfolge
Die Bioremediation war am erfolgreichsten bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen in den Ozeanen. Zum Beispiel führte die Ölpest von Exxon Valdez im Jahr 1989 in Alaska zur Freisetzung von fast 11 bis 38 Millionen Gallonen Rohöl in den Prince William Sound, was 350 Meilen Küstenlinie in der Region stark beeinträchtigte. Eine der wichtigsten Möglichkeiten, um diese Ölverschmutzung zu beseitigen, war die Verwendung verbesserter in-situ-Bioremediationstechniken, bei denen Düngemittel zugesetzt wurden, um die Mikroben bei der Beseitigung der Ölverschmutzung durch ihre metabolische Wirkung mit Nährstoffen zu versorgen. Superbugs (die sich von den arzneimittelresistenten Mikroben unterscheiden) wurden ebenfalls von Wissenschaftlern entwickelt. Die erste wurde in den 1970er Jahren von der indisch-amerikanischen Wissenschaftlerin Ananda Mohan Chakrabarty im Labor entwickelt. Diese Superbugs sind Mikroorganismen, die genetisch transformiert wurden, um Gene zu erhalten, mit deren Hilfe diese Mikroben toxische komplexe Kohlenwasserstoffe, wie sie in Ölverschmutzungen vorkommen, in weniger schädliche Substanzen aufspalten können. 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 Umgebung gelangen, in der Ölverschmutzungen aufgetreten sind, könnten diese Superbugs eine wichtige Rolle bei der Reinigung des Gebiets spielen.
Rückschläge
Die Bioremediation ist eine neue Technologie in den Anfangsjahren. Ein erfolgreiches Bioremediationsprogramm erfordert Experten aus verschiedenen Disziplinen wie Mikrobiologie, Ingenieurwesen, Geologie und Bodenwissenschaften, um ein erfolgreiches Bioremediationsprogramm zu initiieren, durchzuführen und abzuschließen. Bisher fehlt es jedoch an ausreichend geschultem Personal, um die Bioremediationsverfahren durchführen zu können. Da diese Technologie nicht mit rentablen Endprodukten verbunden ist, sind die Investitionen in Forschung und Entwicklung im Bereich der biologischen Sanierung gering. Intensivere Forschungen sind erforderlich, um Mikroben zu produzieren, die die hochkomplexen Kohlenwasserstoffe effizienter abbauen. In diesem Sektor sind die finanziellen Mittel jedoch gering. Außerdem hat jede Abfalldeponie ihre eigenen Anforderungen, und daher muss ein Bioremediationsprogramm effektiv auf jede Deponie zugeschnitten werden, was wiederum ausreichend Personal, Zeit und Finanzierung erfordert.
Was hält die Zukunft bereit?
Wenn die Bioremediation populärer werden soll, müssen die oben genannten einschränkenden Faktoren verschwinden. Die Notwendigkeit einer biologischen Sanierung ist in der heutigen Welt größer denn je, in der Umweltverschmutzung durch Ansammlung großer Mengen von Abfällen auf der Erdoberfläche und Ölverschmutzungen auf den Ozeanen zu einem massiven Verlust an Flora und Fauna führt und die menschliche Gesundheit beeinträchtigt nachteilig. Unter diesen Umständen verspricht die biologische Sanierung eine natürliche und wirksame 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.
