Judit
-2 °C
8 °C

Bioreaktor tisztítja a nitrátos vizet

2001.11.09. 11:38
Egyre több kút vize válik ihatatlanná a talajvíz emelkedő nitráttartalma miatt. A szennyezett víz ivása csecsemők és gyermekek számára fulladásos halált okozhat, így létfontosságú a víz nitrátmentesítése. A Bay Zoltán Biotechnológiai Intézet kutatói által kifejlesztett bioreaktorban baktériumok tisztítják a vizet. A részleges megoldást nyújtó vegyi tisztítókat hamarosan felválthatja ez a környezetbarát technológia.
Az utóbbi évtizedekben egyre égetőbb kérdéssé vált a megfelelő minőségű ivóvíz előállítása a vízadó rétegek egyre nagyobb mértékű nitrátosodása miatt. Kezdetben ez a probléma csak a felszíni vizeket érintette, mára azonban a talajvíz is hasonló sorsra jutott. Mindennek hátterében több tényező együttes hatása áll. Különösen a túlzott műtrágyázás, a nem megfelelően zárt szikkasztókból a talajba szivárgó szennyvíz, valamint a nem kellő hatékonysággal működő szennyvíztelepekről kifolyó, illetve tisztítatlanul a környezetbe kiengedett szennyvíz okozza a talajvíz nitrátosodását.

Légzési elégtelenséget okoz a vérbe jutó nitrit

Pseudomonas baktériumok
A túlzottan magas nitrátkoncentrációjú ivóvíz, illetve élelmiszer fogyasztása súlyos egészségügyi problémát jelent. Már az 1940-es években felismerték, hogy a csecsemők egy bizonyos anémiás megbetegedése és ivóvizük nitráttartalma között szoros összefüggés áll fenn. A betegség kialakulása arra vezethető vissza, hogy a bél baktériumflórájának tagjai a nitrátot nitritté alakítják át. Ez a molekula felszívódik a vérbe, majd oxigénhiányt idéz elő.

Mindez kékes bőrelszíneződéshez ("kék csecsemők"), légzési elégtelenséghez, majd végül fulladásos halálhoz vezethet. A magas nitrátkoncentrációjú vízre elsősorban a csecsemők érzékenyek, kisgyermekeknél is gyakori a megbetegedés, de felnőttkori eseteket is leírtak már. A fentiekből kiderül, mennyire fontos feladat a vizek nitrátmentesítése.

A baktériumok ártalmatlan nitrogéngázzá alakítják a nitrátot Az ivóvizek tisztításának lényeges lépését jelenti a nitráttartalom csökkentése (40 illetve 20 mg/l koncentráció alá). Az ivóvíz nitrátmentesítése során alternatívát jelent a biológiai denitrifikáció felhasználása. A bakteriális anyagcsere eredményeként a nitrát a nitritionon keresztül, több lépcsőben elemi nitrogénné alakul, amely inert gázként a levegőbe távozik.

Szegeden, a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Biotechnológiai Intézetében már közel tíz éve kezdődött az a kutatási program, amelyben a bakteriális denitrifikáció lehetőségeit és hatékonyságát vizsgálják. A kutatók célja elsősorban olyan mikroorganizmusok izolálása és jellemzése, amelyek nitrátredukciós tulajdonságáról még adatot nem közöltek.

Baktériumokra épülő technológiákkal kísérleteznek

Vizsgálják továbbá, hogy milyen már ismert, illetve újabb alternatív szénforrások alkalmazása mellett érik el maximális aktivitásukat a sejtek. Az alapkutatásból származó eredményeket a gyakorlatban is alkalmazzák, így jelentős tapasztalattal rendelkeznek mind az autotróf, szervetlen anyagokból táplálkozó baktériumok denitrifikációján alapuló elektrokémiai cellák működtetésével, mind pedig a heterotróf, vagyis szerves anyagokból táplálkozó baktériumok denitrifikációját kihasználó különböző technológiákkal kapcsolatban.

Bioreaktor

Jelenlegi kutatásaik központjában egy olyan Pseudomonas faj vizsgálata áll, amelynek különböző szénforrások melletti denitrifikációs aktivitását elsőként sikerült meghatározniuk. Az eredmények alapján hatékonyabbnak bizonyult minden eddig rendelkezésükre álló törzsnél. A fent említett sejteket rögzített formában tartalmazó bioreaktorok léptéknövelése során a eljutottak a napi 40-50 liter átfolyó kapacitású, 5 liter térfogatú reaktor működtetéséig, amelynek eredményei a nemzetközi szakirodalmi adatok alapján is megállják helyüket. Az ily módon nyert víz denitrifikálás után ugyan még nem alkalmas emberi fogyasztásra, ahhoz még több lépcsős tisztítási folyamat, szűrés, sterilizálás szükséges.

A kutatóintézet munkatársai jelenleg a baktériumok rögzítéséért felelős gél szerkezetének tökéletesítésén kísérleteznek, hogy a reaktorról lefolyó víz utókezelése a lehető legkevesebb beavatkozást igényelje. A stabilabb gél szerkezetnek köszönhetően a bioreaktorok élettartama a remények szerint oly mértékben lenne megnövelhető, ami a hosszabb távú üzemeltetést, és így a gyakorlati alkalmazást is lehetővé teszi.

Felborulóban a nitrogénkörforgás egyensúlya
A nitrát a természetben normális körülmények között is megtalálható, a nitrogénkörforgás részét képezi. Ennek megfelelően vannak nitrátot létrehozó, nitrifikációt végző élőlények és nitrátot nitrogénné redukáló baktériumok is. Így tehát fennáll a lehetősége az ember által a környezetbe juttatott nitrát lebontásának. Jelenleg azonban a talajok és vizek nitrátosodása olyan méreteket öltött, hogy már alig képesek az ott élő szervezetek kiegyenlíteni ezt a hatást. Mindez egyre növekvő nitrátkoncentrációt eredményez, ami a növényekben (főleg a retekben, a spenótban), a talajban, a talajvízben, a természetes vízfolyásokban és állóvizekben egyaránt kimutatható.

Forrás: Bay Zoltán Biotechnológiai Intézet