Lexikon

az aerob biodegradáció a talajban vagy a vízben mikroorganizmusok által katalizált oxidációs folyamat, melynek során a sejtek a szennyezőanyagot energiatermelés céljára szubsztrátként hasznosítják a légköri oxigén felhasználásával. Eközben a szerves vegyületekből szervetlen végtermékeket állítanak elő, így a szerves szénből széndioxidot, a szerves nitrogénből nitrátot, a szerves kénből szervetlen kénformákat. Ezt a folyamatot mineralizációnak is nevezzük. A mineralizáció sok biodegradáción alapuló remediációs technológia alapja. Ez a leggyorsabb és legintenzívebb biológiai bontási folyamat, melyet állandó oxigénellátással lehet maximumon tartani. Ha az oxigén nem áll korlátlan mennyiségben rendelkezésre, akkor a folyamatok katalízisét az aerob mikroorganizmusoktól átveszik a fakultatív anaerob mikroorganizmusok és erjedési folyamatok lépnek fel; a szerves anyagok oxidációja nem tökéletes pl. a széndioxid helyett alkoholok vagy aldehidek, nitrát helyett egyszerűbb szerves nitrogénvegyületek vagy ammónia keletkeznek. Ha a szennyezőanyag az aerob biodegradációhoz csak szénforrásul szolgál pl. szénhidrogének és a talaj vagy a víz nem tartalmaz elegendő biogén elemet a mikroorganizmusok szaporodásához, akkor a folyamatot N- és P-forrás vagy mikroelemek biztosításával lehet gyorsítani.

klórozott szénhidrogénekkel és POP-okkal szennyezett talaj in situ vagy ex situ kezelésére bevált technológia, melyben aerob és anaerob szakaszok váltják egymást. Az aerob szakaszokban szántással, talajforgatással levegőztetik a talajt, az anaerob szakaszokban szerves anyagot, tápanyag-kiegészítést és ZVI-t fémvasat kevernek a talajhoz, majd alaposan nedvesítik. A nagymennyiségű szervesanyag mikrobiológiai bontása során elfogy az oxigén, így anoxikus körülmények, vagyis alacsony redoxpotenciál áll elő a talajban, mely kedvez a reduktív dehalogénezésnek. A dehalogénezett termékek bontása a következő aerob ciklusban történik meg. A ciklikus biotechnológia optimálására célszerűen összeállított adalékanyagot, pl. DARAMEND^R és részletes technológiamonitoringot alkalmaznak, mely lehetővé teszi az optimális ciklusidő beállítását. Az USA-ban népszerű technológiával 5-8 hónap alatt sikerült megfelelő mértékűre csökkenteni a 200 ppm toxafén és 100 ppm DDT tartalmú talajt.

a biodegradációs folyamatokat a talajban vagy a vízben a mikroorganizmusok katalizálják. A szennyezőanyag az energiatermelő folyamatukhoz szükséges redukált szubsztrát, melynek bontásával, oxidációjával energiát nyernek. A folyamathoz szükséges oxigént, mely hidrogénakceptorként szerepel az energiatermelő oxidációs légzési folyamatban nem csak légköri oxigén lehet, hanem nitrát vagy szulfát is. A mikroorganizmusok nitrátlégzése +0,4 Volt redoxpotenciál körül lép be, a szulfátlégzés pedig + 0,2 Volt érték körül. Ha a technológiánk központi folyamata nitrátlégzésen vagy szulfátlégzésen alapuló biodegradációs folyamat, akkor ezeknek a légzésformáknak kedvező redoxpotenciált a technológusnak kell biztosítania NO₃ vagy SO₄ adagolással, esetleg vas 0 és vas II szint beállítással. Ha nem pótoljuk az hidrogén-akceptort, akkor az idővel elfogy, és a redoxpotenciál egyre kisebb érték lesz, végül negatív értéket vesz fel. Negatív redoxpotenciálon az obligát anaerob mikroorganizmus működnek, a szubsztrát oxidációját karbonátlégzésük segítségével oldják meg acetogenézis a termék acetát vagy metanogenézis a termék metán során. Ha a biodegradáción alapuló biotechnológia karbonátlégzésen alapul, akkor a negatív redoxpotenciált mindvégig biztosítanunk kell a talajban vagy a talajvízben. Ez pl. nitrát- vagy szulfátlégzés segítségével könnyen oxidálható szubsztrátfelesleg állandó koncentráció biztosításával érhető el. Ilyenkor a könnyen bontható szubsztrát oxidációjához elhasználódik a rendszerbe pl. áramló talajvízzel bekerülő nitrát vagy szulfát.

a talaj- és talajvíz bioremediáció leggyakoribb alapfolyamata a biodegradáció. Ilyenkor a szennyezőanyag a talaj/talajvíz mikroflórájának szükséges tápanyagot szolgáltatja, amelyet a mikroorganizmusok energiatermelés céljára használnak, emiatt bontják, vagyis hidrolizálják, oxidálják, stb., mígnem teljesen eloxidálják szervetlen anyagokká. Ez a tökélete biodegradáció esete, ezzel a szennyezőanyag teljes mennyiségét eltávolíthatjuk a talajból/talajvízből. Ha ez a folyamata a technológiánk alapja, akkor e biodegradációt végző mikroflóra számára kell optimális körülményeket biztosítania a technológusnak, talajszelőztetéssel levegőztetéssel, vagy más oxigénforrás biztosításával, megfelelő körülmények hőmérséklet, nedvességtartalom redoxpotenciál, ozmotikus viszonyok, stb., kiegyensúlyozott tápanyag és mikroelem-ellátás biztosításával, és a termék felhalmozódás elleni beavatkozással pl. CO₂ kihajtás talajszellőztetéssel