Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Rola mikroorganizmów w odnowie ekosystemów po katastrofach ekologicznych z udziałem ropy naftowej
Rola mikroorganizmów w odnowie ekosystemów po katastrofach ekologicznych  z udziałem ropy n
Przemysł paliwowy jest obecnie jednym z najbardziej dochodowych interesów świata. Umiejętność wydobycia ropy naftowej dała człowiekowi olbrzymie możliwości rozwoju, lecz niejednokrotnie za cenę dewastacji ekosystemów. Katastrofy ekologiczne na morzach z udziałem ropy naftowej wynikają głównie z nieprawidłowości w transporcie surowca. Obecnie prowadzi się wiele badań nad zastosowaniem mikroorganizmów rozkładających związki toksyczne w celu zredukowania negatywnych skutków katastrof ekologicznych związanych z wyciekiem ropy naftowej. O roli mikroorganizmów w tym procesie można jednak mówić dopiero po usunięciu metodami fizycznymi lub chemicznymi krytycznych ilości oleju.

Bioremediacja jest procesem, który zakłada wykorzystanie mikroorganizmów do usuwania lub detoksykacji zanieczyszczeń środowiska ze względu na ich właściwości metaboliczne. Sukces bioremediacji mórz skażonych ropą naftową zależy od wielu czynników, takich jak skład oleju, dostępność składników odżywczych (np. azotu lub żelaza), temperatura (tempo degradacji węglowodorów wzrasta wraz ze wzrostem temperatury).

Przełomem w bioremediacji mórz stał się proces oczyszczania należącej do Alaski Zatoki Księcia Wiliama, gdzie w 1989 r. nastąpił wyciek ropy z tankowca Exxon Valdez. W procesie redukcji zanieczyszczeń zastosowano bakterie z rodzaju Pseudomonas, które wykorzystywały węglowodory z ropy naftowej jako źródło węgla do pozyskania energii. Niektóre gatunki tych bakterii, np. Pseudomonas aeruginosa są zdolne do wytwarzania biosurfaktantów. Biosurfaktanty są środkami obniżającymi napięcie powierzchniowe, które mają znaczenie w zwiększaniu biodostępności słabo rozpuszczalnych węglowodorów.

W 1998 r. po raz pierwszy opisano gatunek bakterii morskich Alcanivorax borkumensis. Mikroorganizmy te występują w dużych ilościach w wodach mórz zanieczyszczonych ropą naftową. Alcanivorax borkumensis  jest zdolny do skutecznej degradacji n-alkanów o długości łańcucha węglowego od 12 do 19 atomów węgla. Ważnym przystosowaniem do korzystania przez nie z węglowodorów jako źródła węgla jest zdolność do tworzenia biofilmu. Bakterie te są także w dużej mierze odporne na promieniowanie UV, co umożliwia ich przetrwanie na otwartej morskiej przestrzeni.

Wybrani przedstawiciele morskich bakterii z rodzaju Cycloclasticus biorą udział w efektywnej degradacji Wielopierścieniowych Węglowodorów Aromatycznych, WWA (ang. PAHs) o wysokiej toksyczności. Z osadów pochodzących z terenów Zatoki San Diego wyizolowano bakterie, które były zdolne do wzrostu na fenantrenie czy chryzenie. Mikroorganizmy te należały do takich rodzajów, jak Vibrio, Marinobacter, Pseudoalteromonas, Marinomonas czy Halomonas.

Jednym z problemów w zastosowaniu mikroorganizmów do usuwania pozostałości ropy naftowej, jest optymalna temperatura w jakiej działają aktywnie. Gatunek Oleispira antarctica należy do bakterii o większej tolerancji na niską temperaturę- może egzystować nawet przy 5 0C. W związku z tym w przyszłości może stać się podstawą systemu oczyszczania wód z ropy naftowej w regionach polarnych.

Wykorzystanie mikroorganizmów w bioremediacji mórz na szeroką skalę ma wiele zalet jednak należy wziąć pod uwagę czynniki ograniczające. Zestawienie obu tych elementów przedstawia poniższa tabela:

 

Zestawienie szans i ograniczeń oczyszczania mórz z ropy naftowej z udziałem mikroorganizmów

Szanse

Ograniczenia

Możliwość zredukowania użycia chemicznych technik oczyszczania wody z uwzględnieniem substancji toksycznych

Dłuższy czas efektywnego oczyszczania
z udziałem mikroorganizmów

Możliwość wykorzystania biosurfaktantów pochodzenia mikrobiologicznego

 

Stosunkowo niewielka efektywność produkcji biosurfaktantów przez mikroorganizmy dzikie (niemodyfikowane genetycznie)

Węglowodory pochodzące z ropy jako główne źródło węgla dla niektórych mikroorganizmów

jeden mikroorganizm= degradacja węglowodorów tylko o określonym przedziale długości łańcucha

Możliwość degradacji różnorodnych związków ropopochodnych uwzględniająca różne grupy mikroorganizmów

Brak dostatecznych danych nad interakcjami pomiędzy różnymi grupami drobnoustrojów; możliwość wystąpienia zjawiska konkurencji

 

Podsumowując, biologiczne metody odnowy ekosystemów morskich oparte na mikroorganizmach są obiecującą szansą walki z zanieczyszczeniami ropopochodnymi, jednak wciąż istnieje potrzeba szerszego poznania mechanizmów regulujących degradację tych substancji przez mikroorganizmy.

 

Agnieszka Wasyńczuk

Źródła

Literatura:

  1. Das N., Chandran P. Microbial Degradation of Petroleum Hydrocarbon Contaminants: An Overview. Biotechnology Research International, Vol. 2011.
  2. McGenity TJ, Folwell B. D., McKew B. A., Sanni G. O. (2012) Marine crude-oil biodegradation: a central role for interspecies interactions. Aquatic Biosystems 8 (1):10.
  3. Santa Anna L.M., Sebastian G.V., Menezes E. P., Alves T.L.M., Santos A.S., Pereira Jr. N., Freir D.M.G. (2002) Production of biosurfactants from Pseudomonas aeruginosa PA1 isolated in oil environments. Brazilian Journal of Chemical Engineering. Vol. 19, No. 02,159- 166.
  4. Sciencedaily.com
KOMENTARZE
Newsletter