Nehézfémek bioremediációja EB L14 törzsek tenyésztésével

Data provider

Organisation/Data provider's name 
Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact 
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Contact details

Telephone/fax 
+36-1-4632347
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian name 
Nehézfémek bioremediációja EB L14 törzsek tenyésztésével
Technology name 
Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14
Country of origin 
China
Stage of development 
under demonstration

Financing of the project

Name and number of the project 
Nat. Science F, for D.Y.S (No.50725825), The Key Prog. of N.N.S.F. of China (No.50830301)
Start of the development 
2010
End of the development 
2010
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Maximum initial value 
10
Typical final value 
2.5
Maximum final value 
2.5
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Maximum initial value 
10
Typical final value 
2.0
Maximum final value 
2.0
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Maximum initial value 
10
Typical final value 
8.15
Maximum final value 
8.15
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • chromium (VI)

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Maximum initial value 
10
Typical final value 
9.3
Maximum final value 
9.3
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to 
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Pore water
Subsurface water
Surface water
Surface water sediment
Leachate
Technology type 
simple
Basis of the technology 
Biological
Technology description 

Nehézfémek hiperakkumulációjára képes növény (Solanum nigra)leveléből izolált endofita baktérium (EB L14) segítségével laboratóriumi körülmények között in situ remediációt hajtottak végre.
Az elvégzett kísérlet a mikroorganizmusok nehézfém felvételén alapul. Az elsősorban szénhidrátokból, fehérjékből és lipidekből álló sejtfalban számos funkciós csoport található, amelyek a fémionok megkötéséért felelősek. Ilyen csoportok a karboxil-, hidroxil-, szulfát-, foszfát, és aminocsoportok. A mikroorganizmusok nehézfém felvétele történhet: szorpció és/vagy komplex képződés útján, passzív módon, vagy pedig az anyagcserétől függően, azaz bioakkumuláció révén,aktív módon. Annak alapján, hogy hol megy végbe a fémfelvétel, beszélhetünk sejtfalon kívüli(extracelluláris) akkumulációról, sejtfalon történő fémmegkötésről és intracelluláris akkumulációról. A mikrobák nehézfém felvételében fontos szerepe van az ioncserének is, amely a nehézfém és a sejtfalban található Ca2+, Mg2+ és K+ ionok között zajlik le.

Description of the novelty of the technology 

A izolált, 96 féle endofita baktérium közül az EB L14 bizonyult a leghatékonyabbnak a nehézfém eltávolításban.A baktériumtörzs nagyfokú ellenállást mutatott a nehézfémek, különösen a réz, kadmium és krómmal szemben. A fémek toxicitási sorrendje EB L14 törzsre nézve az alábbiak szerint alakult:Cd(II)>Pb(II)>Zn(II)>Cu(II)>Cr(VI). Ez az eredmény eltér a korábban EB LRE07 törzzsel végzett kísérlet eredményeitől, ahol az ólom bizonyult a törzs számára a legtoxikusabbnak. Ennek oka az lehetett, hogy a két törzset a növény különböző helyeiről izolálták, az EB LRE07-et a gyökérből, az EB L14-et pedig a növény leveléből.

Technology classification
Remediation technology type 
  • biological
Remediation technology from contaminant point of view 
immobilisation
Remediation technology from execution point of view 
in situ
Technology-monitoring
Technological parameters 
Contaminant amount
Other technological parameter 

ATPáz aktivitás

Monitored environmental element 
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Pore water
Subsurface water
Surface water
Surface water sediment
Leachate
Costs of the technology
Capital costs 
800.000 - 2.000.000 Euro
Specific operation costs 
no estimation
Specific energy costs 
no estimation
Specific material costs 
above 400 Euro
Specific labour costs 
80 - 200 Euro
Specific total costs 
above 400 Euro
Remarks on cost calculation 

A technológiát csak kísérleti körülmények között tesztelték, ezért valódi szennyezés esetére a beruházása meghatározása nehézségekbe ütközik.
A mikróbatörzsek kitenyésztése költséges, valamint a kísérlet során használt eszközöket-PCR, atomabszorpciós spektrofotométer- is figyelembe kell vennünk a kiadások szempontjából.

SWOT (evalaution based on scores)
Costs 
2-high
Time requirement 
3-medium
Space requirement 
0-non relevant
Workload requirement 
3-medium
Equipment, apparata requirement 
3-medium
Qualified labour 
3-medium
Environmental risk and workplace risks 
4-low
Ability to meet the target value 
4-high
Environmental efficiency 
4-high
Cost efficiency 
4-good
Generation of any recyclable byproduct 
no
Generation of any byproduct to be treated 
no
Automation/remote control 
yes
Feasibility 
4-good
Availability 
4-good
Well known 
3-average
SWOT (evaluation in words)
Strengths 

Természetbarát technológia. A fémek eltávolításához használt EB L14 endofita baktérium a Solanum nigrum fajból izolálható. A technológiával biológiai úton eltávolíthatóak a fémszennyezések.

Weaknesses 

A kísérlet a kezdeti fázisában tart, hiszen az EBL14 bioremediációs képességét még csak mesterséges körülmények között, a laborban előállított törzsoldatokra vizsgálták. Érdemes lenne egy fémmel szennyezett talajmintában illetve vízmintában is megvizsgálni tevékenységüket.

Possibilities 

A kísérletben vizsgált fémeken felül érdemes lenne még más nehézfémekre is vizsgálni az EB L14 bioremediációs képességét.

Threats 

Ezt a kísérletet laboratóriumi körülmények között végezték el eddig. A mikróbák kijuttatása a talajba, vizekbe megváltoztathatja, befolyásolhatja a faji diverzitást.

Completed applications
Start date of the application 
2010
End date of the application 
2010
Application stages 
Demonstration
Other landuse 
kísérleti közeg
Origin of the pollution 
kísérleti, mesterségesen előidézett
Summary of the charasteristic parameters of application 

A vizsgálatok során fény derült az EB L14 lehetséges gyakorlati bioremediációs előnyeire. Többfajta fémmel szemben is rezisztens,tökéletes adaptációs képességeinek köszönhetően praktikussá válnak nehézfémek in situ remediációjára. 10 mg/L nehézfémkoncentráció mellett az EB L14 75,78%, 80,48% és 21,25%-os specifikus felvételét rögzítették Cd (II), Pb(II) és Cu (II) ionokra nézve, 24 órás inkubációs idő alatt. Ezek hatékonysága nagymértékben növelhető az ATPáz aktivitás inhibeálásával. A Cd(ii) és Pb(ii) ionok EB L14 segítségével való eltávolításának és átalakításának zöme in vivo körülmények között zajlott, ez alapján bizton állíthatjuk, hogy a módszer nem okoz másodlagos szennyeződést bioremediációbeli használat során.

Contaminant 
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Typical final value 
2.5
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Typical final value 
2.0
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Typical final value 
8.15
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • chromium (VI)

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/L
Typical initial value 
10
Typical final value 
9.3
Publications, references
Publications 

Hanjun Guo, Shenglian Luo, Liang Chen, Xiao Xiao, Qiang Xi, Wanzhi Wei, Guangming Zeng, Chengbin Liu, Yong Wan, Jueliang Chen, Yejuan He:
Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14
(Bioresource Technology, Volume 101, Issue 22, November 2010, Pages 8599-8605)

References 

Hanjun Guo, Shenglian Luo, Liang Chen, Xiao Xiao, Qiang Xi, Wanzhi Wei, Guangming Zeng, Chengbin Liu, Yong Wan, Jueliang Chen, Yejuan He:
Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14
(Bioresource Technology, Volume 101, Issue 22, November 2010, Pages 8599-8605)

Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1682
Creator 
szilvi.szanics
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2014-04-21
Módosítás 
2018-06-22