ลักษณะทางชีวภาพประเภทข้อดีและข้อเสีย

การบำบัดทางชีวภาพ เป็นชุดของเทคโนโลยีชีวภาพด้านสุขอนามัยสิ่งแวดล้อมที่ใช้ความสามารถในการเผาผลาญของจุลินทรีย์แบคทีเรียเชื้อราพืชและ / หรือเอนไซม์ที่แยกได้เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนในดินและน้ำ.

จุลินทรีย์ (แบคทีเรียและเชื้อรา) และพืชบางชนิดสามารถเปลี่ยนรูปทางชีวภาพเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นพิษและก่อให้เกิดมลพิษหลากหลายทำให้ไม่เป็นอันตรายหรือไม่เป็นอันตราย พวกเขายังสามารถย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์บางชนิดให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดเช่นมีเธน (CH)₄) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO.)₂).

จุลินทรีย์และพืชบางชนิดสามารถสกัดหรือตรึงในสภาพแวดล้อม (ในแหล่งกำเนิด) องค์ประกอบทางเคมีที่เป็นพิษเช่นโลหะหนัก โดยการตรึงสารพิษในสภาพแวดล้อมจะไม่สามารถใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตอีกต่อไปและดังนั้นจึงไม่ส่งผลกระทบต่อพวกเขา.

ดังนั้นการลดลงของการดูดซึมของสารพิษก็เป็นรูปแบบของการบำบัดทางชีวภาพถึงแม้ว่ามันจะไม่ได้หมายความถึงการกำจัดสารออกจากตัวกลาง.

ปัจจุบันมีความสนใจด้านวิทยาศาสตร์และการค้าเพิ่มมากขึ้นในการพัฒนาเทคโนโลยีทางเศรษฐกิจที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ (หรือ "เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม") เช่นการบำบัดน้ำผิวดินน้ำใต้ดินตะกอนและดินที่ปนเปื้อน.

ดัชนี

• 1 ลักษณะของการบำบัดทางชีวภาพ
  • 1.1 สารปนเปื้อนที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
  • 1.2 สภาพทางเคมีกายภาพในระหว่างการบำบัดทางชีวภาพ
• 2 ประเภทของการบำบัดทางชีวภาพ
  • 2.1 การกระตุ้นทางชีวภาพ
  • 2.2 Bioaugmentation
  • 2.3 การทำปุ๋ยหมัก
  • 2.4 Biopiles
  • 2.5 การทำฟาร์ม
  • 2.6 Phytoremediation
  • 2.7 เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
  • 2.8 Micorremediation
• 3 การบำบัดทางชีวภาพเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางกายภาพและทางเคมีทั่วไป
  • 3.1- ข้อดี
  • 3.2- ข้อเสียและแง่มุมที่ต้องพิจารณา
• 4 อ้างอิง

ลักษณะของการบำบัดทางชีวภาพ

สารปนเปื้อนที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพ

ในบรรดามลพิษที่ได้รับ bioremediated เป็นโลหะหนักสารกัมมันตรังสีสารพิษอินทรีย์สารพิษสารระเบิดสารประกอบอินทรีย์ที่ได้มาจากปิโตรเลียม (โพลีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนหรือ HPAs) ฟีนอลในหมู่คนอื่น ๆ.

เงื่อนไขทางเคมีฟิสิกส์ระหว่างการบำบัดทางชีวภาพ

เนื่องจากกระบวนการทางชีวภาพขึ้นอยู่กับกิจกรรมของจุลินทรีย์และพืชมีชีวิตหรือเอนไซม์ที่แยกได้ของพวกเขาจะต้องรักษาสภาพทางเคมีฟิสิกส์ที่เหมาะสมสำหรับแต่ละสิ่งมีชีวิตหรือระบบเอนไซม์เพื่อที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการเผาผลาญในกระบวนการทางชีวภาพ.

ปัจจัยที่ต้องปรับให้เหมาะสมและบำรุงรักษาตลอดกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ

-ความเข้มข้นและการดูดซึมของสารมลพิษภายใต้สภาพแวดล้อม: เพราะถ้าสูงเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อจุลินทรีย์ชนิดเดียวกันที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ.

-ความชื้น: ความพร้อมใช้ของน้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับกิจกรรมของเอนไซม์ของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่ปราศจากเซลล์ โดยทั่วไปความชื้นสัมพัทธ์ 12-25% จะต้องได้รับการบำรุงรักษาในดินที่ได้รับการบำบัดทางชีวภาพ.

-อุณหภูมิ: ต้องอยู่ในช่วงที่สามารถอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตที่ใช้และ / หรือกิจกรรมของเอนไซม์ที่ต้องการ.

-สารอาหารที่มีประโยชน์ทางชีวภาพ: จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ที่น่าสนใจ ส่วนใหญ่จะต้องควบคุมคาร์บอนฟอสฟอรัสและไนโตรเจนเป็นแร่ธาตุที่จำเป็น.

-ความเป็นกรดหรือด่างของตัวกลางที่เป็นน้ำหรือ pH (การวัดค่าของไอออน H⁺ ตรงกลาง).

-ความพร้อมใช้ของออกซิเจน: ในเทคนิคการบำบัดทางชีวภาพส่วนใหญ่จะใช้จุลินทรีย์แอโรบิก (เช่นในการทำปุ๋ยหมัก, biopiles และ "ที่ดินทำการเกษตร") และจำเป็นต้องเติมอากาศให้กับวัสดุพิมพ์ อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถใช้ในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมสูง (ใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ).

ประเภทของการบำบัดทางชีวภาพ

ในบรรดาเทคโนโลยีชีวภาพทางชีวภาพที่ประยุกต์ใช้มีดังนี้:

สารเร่ง

การกระตุ้นทางชีวภาพประกอบด้วยการกระตุ้น ในแหล่งกำเนิด ของจุลินทรีย์เหล่านั้นมีอยู่แล้วในสื่อที่ถูกปนเปื้อน (จุลินทรีย์แบบออโตโธทอน) ซึ่งมีความสามารถในการกำจัดสารปนเปื้อน.

สารเร่ง ในแหล่งกำเนิด มันสามารถทำได้โดยการปรับเงื่อนไขทางเคมีกายภาพสำหรับกระบวนการที่ต้องการให้เกิดขึ้นเช่น pH, ออกซิเจน, ความชื้น, อุณหภูมิ, หมู่คนอื่น ๆ และการเพิ่มสารอาหารที่จำเป็น.

บำบัดดินที่ป

การเปิดทางชีวภาพหมายถึงการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ที่น่าสนใจ (เด่นกว่า autochthonous) ด้วยการเติม inocula ที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ.

ต่อจากนั้นเมื่อเชื้อจุลินทรีย์ที่สนใจได้รับการฉีดวัคซีน ในแหล่งกำเนิด, เงื่อนไขทางกายภาพและเคมีจะต้องมีการปรับให้เหมาะสม (เช่นใน biostimulation) เพื่อส่งเสริมกิจกรรมการย่อยสลายของจุลินทรีย์.

สำหรับการประยุกต์ใช้การวัดทางชีวภาพควรพิจารณาค่าใช้จ่ายของการเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพในห้องปฏิบัติการ.

ทั้ง biostimulation และ bioaugmentation สามารถรวมกับเทคโนโลยีชีวภาพอื่น ๆ ทั้งหมดที่อธิบายด้านล่าง.

การทำปุ๋ยหมัก

การทำปุ๋ยหมักประกอบด้วยการผสมวัสดุที่ปนเปื้อนกับดินที่ไม่มีการปนเปื้อนเสริมด้วยสารจากพืชหรือสัตว์ที่ปรับปรุงแล้ว รูปแบบส่วนผสมนี้มีกรวยสูงถึง 3 เมตรแยกออกจากกัน.

ควรควบคุมการให้ออกซิเจนของชั้นล่างของกรวยผ่านการกำจัดอย่างสม่ำเสมอจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งด้วยเครื่องจักร ต้องรักษาสภาวะที่เหมาะสมของความชื้นอุณหภูมิ pH สารอาหารและอื่น ๆ.

biocells

เทคนิคการบำบัดทางชีวภาพที่มีสารชีวภาพเป็นเช่นเดียวกับเทคนิคการทำปุ๋ยหมักที่อธิบายไว้ข้างต้นยกเว้น:

• การขาดสารอาหารที่ปรับปรุงจากพืชหรือสัตว์.
• การกำจัดการเติมอากาศโดยการเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง.

biopiles ยังคงอยู่ในสถานที่เดียวกันโดยมีการอัดอากาศในชั้นภายในผ่านระบบท่อซึ่งค่าใช้จ่ายในการติดตั้งการใช้งานและการบำรุงรักษาจะต้องพิจารณาจากขั้นตอนการออกแบบของระบบ.

landfarming

เทคโนโลยีชีวภาพที่เรียกว่า "การทิ้งขยะ" (แปลจากภาษาอังกฤษ: สลักจากดิน) ประกอบด้วยการผสมวัสดุที่ปนเปื้อน (โคลนหรือตะกอน) กับ 30 ซม. แรกของดินที่ไม่มีการปนเปื้อนของดินแดนที่กว้างขวาง.

ในดินเซนติเมตรแรกนั้นการย่อยสลายของสารก่อมลพิษได้รับการสนับสนุนเนื่องจากการเติมอากาศและการผสม สำหรับงานนี้ใช้เครื่องจักรกลการเกษตรเช่นรถไถไถ.

ข้อเสียเปรียบหลักของการทำฟาร์มคือต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตอาหารได้.

บำบัด

Phytoremediation หรือที่เรียกว่า bioremediation ที่ได้รับความช่วยเหลือจากจุลินทรีย์และพืชเป็นชุดของเทคโนโลยีชีวภาพบนพื้นฐานของการใช้พืชและจุลินทรีย์ในการกำจัด จำกัด หรือลดความเป็นพิษของสารปนเปื้อนในน้ำผิวดินหรือใต้ดินกากตะกอนและดิน.

ในช่วงการย่อยสลายของกระบวนการย่อยสลายการสกัดและ / หรือการทำให้เสถียร (การลดลงของการดูดซึมทางชีวภาพ) ของสารปนเปื้อนอาจเกิดขึ้น กระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชและจุลินทรีย์ที่อยู่ใกล้กับรากของพวกเขาในพื้นที่ที่เรียกว่า บริเวณราก.

Phytoremediation ประสบความสำเร็จเป็นพิเศษในการกำจัดโลหะหนักและสารกัมมันตรังสีจากดินและพื้นผิวหรือน้ำใต้ดิน (หรือการดูดซับของน้ำที่ปนเปื้อนด้วย Rhizofiltration).

ในกรณีนี้พืชสะสมในเนื้อเยื่อของพวกเขาโลหะของสภาพแวดล้อมและจากนั้นพวกเขาจะถูกเก็บเกี่ยวและเผาไหม้ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมเพื่อให้สารมลพิษไปจากการแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมที่จะมีสมาธิในรูปแบบของขี้เถ้า.

ขี้เถ้าที่ได้รับนั้นสามารถนำไปรีไซเคิลได้ (หากเป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจ) หรือสามารถทิ้งในที่ทิ้งขยะขั้นสุดท้าย.

ข้อเสียของ phytoremediation คือการขาดความรู้ในเชิงลึกของการโต้ตอบที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้อง (พืชแบคทีเรียและเชื้อรา mycorrhizal อาจ).

ในขณะเดียวกันสภาพแวดล้อมจะต้องได้รับการบำรุงรักษาที่ตอบสนองความต้องการของทุกหน่วยงานที่ใช้.

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเป็นภาชนะบรรจุที่มีขนาดใหญ่ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาสภาพทางเคมีกายภาพที่มีการควบคุมอย่างสูงในสื่อการเพาะเลี้ยงในน้ำเพื่อให้ประโยชน์แก่กระบวนการทางชีวภาพที่น่าสนใจ.

ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพจุลินทรีย์และเชื้อราแบคทีเรียสามารถปลูกได้ในปริมาณมากและในห้องปฏิบัติการจากนั้นนำไปใช้ในกระบวนการตรวจวัดทางชีวภาพ ในแหล่งกำเนิด. จุลินทรีย์สามารถปลูกฝังเพื่อให้ได้เอนไซม์ที่ย่อยสลายเอนไซม์ที่ปนเปื้อน.

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพถูกใช้ในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ อดีตแหล่ง, เมื่อสารตั้งต้นที่ปนเปื้อนนั้นผสมกับอาหารเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์จะช่วยลดการปนเปื้อนของสารปนเปื้อน.

จุลินทรีย์ที่ปลูกในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพอาจเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งในกรณีนี้สื่อการเพาะเลี้ยงด้วยน้ำต้องขาดออกซิเจนที่ละลายในน้ำ.

ท่ามกลางเทคโนโลยีชีวภาพทางชีวภาพการใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพค่อนข้างแพงเนื่องจากการบำรุงรักษาอุปกรณ์และข้อกำหนดสำหรับวัฒนธรรมจุลินทรีย์.

mycoremediation

Micorremediation เป็นการใช้จุลินทรีย์จากเชื้อรา (microscopic fungi) ในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพของสารพิษที่ปนเปื้อน.

ควรพิจารณาว่าการเพาะเลี้ยงเชื้อราขนาดเล็กมักจะมีความซับซ้อนมากกว่าเชื้อแบคทีเรีย นอกจากนี้เชื้อราจะเจริญเติบโตและสืบพันธุ์ช้ากว่าแบคทีเรียโดยการช่วยในการย่อยสลายด้วยเห็ดช่วยให้กระบวนการช้าลง.

การบำบัดทางชีวภาพเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางกายภาพและทางเคมีทั่วไป

-ประโยชน์

เทคโนโลยีชีวภาพทางชีวภาพมีความประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเทคโนโลยีการสุขาภิบาลสิ่งแวดล้อมทางเคมีและกายภาพ.

ซึ่งหมายความว่าการประยุกต์ใช้การบำบัดทางชีวภาพมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำกว่าการปฏิบัติทางเคมีกายภาพแบบดั้งเดิม.

ในทางตรงกันข้ามในหมู่จุลินทรีย์ที่ใช้ในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพบางคนสามารถทำการผสมแร่ธาตุที่ปนเปื้อนเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาหายไปจากสภาพแวดล้อมสิ่งที่ยากที่จะบรรลุในขั้นตอนเดียวกับกระบวนการทางกายภาพเคมีแบบดั้งเดิม.

-ข้อเสียและแง่มุมที่ต้องพิจารณา

ความสามารถในการเผาผลาญจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในธรรมชาติ

เนื่องจากมีเพียง 1% ของจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในธรรมชาติเท่านั้นที่ถูกแยกออกข้อ จำกัด ของการบำบัดทางชีวภาพคือข้อ จำกัด ของการจำแนกจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายสารมลพิษที่เฉพาะเจาะจงได้อย่างแม่นยำ.

ความไม่รู้ของระบบที่ใช้

ในทางกลับกันการบำบัดทางชีวภาพจะทำงานร่วมกับระบบที่มีความซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตสองชนิดหรือมากกว่านั้นซึ่งโดยทั่วไปจะไม่รู้จักอย่างสมบูรณ์.

จุลินทรีย์บางตัวที่ศึกษาได้เปลี่ยนรูปสารประกอบทางชีวภาพให้เป็นผลพลอยได้ที่เป็นพิษมากยิ่งขึ้น ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องศึกษาก่อนหน้านี้ในห้องปฏิบัติการถึงสิ่งมีชีวิตที่มีการบำบัดและการโต้ตอบในเชิงลึก.

นอกจากนี้การทดสอบนักบินขนาดเล็ก (ในสนาม) จะต้องทำก่อนที่จะใช้พวกเขาอย่างหนาแน่นและในที่สุดกระบวนการตรวจสอบทางชีวภาพจะต้องตรวจสอบ ในแหล่งกำเนิด, เพื่อให้แน่ใจว่าการสุขาภิบาลสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นอย่างถูกต้อง.

การประมาณค่าผลลัพธ์ที่ได้ในห้องปฏิบัติการ

เนื่องจากความซับซ้อนสูงของระบบชีวภาพผลที่ได้ในระดับเล็ก ๆ ในห้องปฏิบัติการจึงไม่สามารถคาดการณ์ได้ในกระบวนการภาคสนาม.

ลักษณะเฉพาะของกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ

กระบวนการบำบัดทางชีวภาพแต่ละกระบวนการเกี่ยวข้องกับการออกแบบการทดลองที่เฉพาะเจาะจงตามเงื่อนไขเฉพาะของไซต์ที่ปนเปื้อนชนิดของสารปนเปื้อนที่ต้องรับการบำบัด.

จำเป็นอย่างยิ่งที่กระบวนการเหล่านี้จะถูกชี้นำโดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญสหวิทยาการโดยที่นักชีววิทยานักเคมีวิศวกรและอื่น ๆ.

การบำรุงรักษาสภาพทางเคมีกายภาพของสภาพแวดล้อมเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและกิจกรรมการเผาผลาญที่น่าสนใจหมายถึงงานถาวรในระหว่างกระบวนการทางชีวภาพ.

เวลาที่ต้องการ

ในที่สุดกระบวนการทางชีวภาพอาจใช้เวลานานกว่ากระบวนการทางเคมีกายภาพทั่วไป.

การอ้างอิง

1. Adams, G.O. , Tawari-Fufeyin, P. Igelenyah, E. (2014) การบำบัดดินปนเปื้อนน้ำมันใช้แล้วโดยใช้ซากสัตว์ปีก วารสารวิจัยทางวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ 3 (2) 124-130
2. Adams, O. (2015) "การบำบัดทางชีวภาพ, การทำให้เกิด Biostimulation และ Bioaugmentation: A Review" วารสารนานาชาติด้านการบำบัดสิ่งแวดล้อมและการย่อยสลายทางชีวภาพ 3 (1): 28-39.
3. Boopathy, R. (2000) "ปัจจัย จำกัด เทคโนโลยีการบำบัดทางชีวภาพ" เทคโนโลยี Bioresource 74: 63-7 ดอย: 10.1016 / S0960-8524 (99) 00144-3.
4. Eweis J. B. , Ergas, S.J. , Chang, D. P.Y. และ Schoeder, D. (1999) หลักการของBiorrecuperación McGraw-Hill Interamericana de España, มาดริด หน้า 296.
5. Madigan, M.T. , Martinko, J.M. , Bender, K.S. , Buckley, D.H. Stahl, D.A.and Brock, T. (2015) เบอร์ทรัมอลชีววิทยาของจุลินทรีย์ 14 ed. Benjamin Cummings หน้า 1041.
6. McKinney, R. E. (2004) จุลชีววิทยาควบคุมมลพิษทางสิ่งแวดล้อม. M. Dekker หน้า 453.
7. Pilon-Smits E. 2005. Phytoremediation Annu Rev. Plant Biol. 56: 15-39.