Nehézfémek bioremediációja EB L14 törzsek tenyésztésével

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest 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
Telephone/fax
+36-1-4632347
Technology Hungarian nameNehézfémek 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
Start of the development
2010
End of the development
2010
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)
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium
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
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
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)
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
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.

Remediation technology type
  • biological
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
in situ
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
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.

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
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.

Site name
Key Laboratory of Environmental Biology & Pollution Control
Location of the application, country
China
Location of the application, town
Changsha
Start date of the application
2010
Alkalmazás befejező időpontja
2010
Application stages
Demonstration
Landuse
Other
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
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
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
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)
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

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)

Datasheet id (original)
1682
Creator
szilvi.szanics
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás2014-04-21
Módosítás2018-06-22