Genetikailag módosított mikroorganizmus felhasználása bioremediációs célokra

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 nameGenetikailag módosított mikroorganizmus felhasználása bioremediációs célokra
Technology name
Genetically Engineered Microorganisms (GEMs) for bioremediation processes
Country of origin
USA
Stage of development
developed, proven by demonstration
Start of the development
1996
End of the development
1998
Name and number of the project
Office of Biological and Env. Research, U.S. Department of Energy, Grant number DE-F602-94ER61870
Own resources
ismeretlen
National resources
ismeretlen
Name of the National Programme
-
International resources
ismeretlen
Name of the International Programme
-
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • naphthalene
Typical measured/quantitative value of environmental risk
1000
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
ppm
Typical initial value
1000
Maximum initial value
1000
Typical final value
99
Maximum final value
208.09
Environmental element/phase the method may be applied to
Unsaturated (whole) soil
Technology type
simple
Basis of the technology
Biological
Technology description

A cél Pseudomonas fluorescens HK44-es törzsének felhasználásával PAH-szennyezett talaj bioremediációja. IN situ remediációra alkalmas a technológia, bár a genetikailag módosított szervezetekre vonatkozó szabályozások ( USA TSCA) miatt egy, a környezettől elhatárolt, jól reprodukálható közegben (föld alá ásott liziméterekben) folyt a kísérlet. A remediációs kapacitást a liziméterekben 61 centiméter mélységtől egy, 92cm mély kezelendő (Naftalin,antracén, fenantrén szennyezett), Pseudomonassal beoltott talajrétegben követték nyomon a liziméterekbe épített optikai kábel alapú fényérzékelő rendszerrel. A kezdeti mikrobakoncentráció körülbelül 10^6 CFU / g talaj, ennek értéke az első napok során nagymértékben csökken, a mikrobák új környezethez való alkalmazkodása során. A technológia tesztelésére szolgáló kísérlet 660 napon át zajlott. A különböző liziméterekben a naftalinmennyiség nagy szórást mutatott a kezdeti inhomogenitás miatt,átlagosan kb. 10%-a csökkent - a technológia hatásfoka 90%-osnak becsülhető, magas szórással.

Description of the novelty of the technology

A technológia újdonsága a genetikailag módosított mikroorganizmusok bioremediációs célra való felhasználása. Génmanipuláció segítségével a naftalinlebontásért felelős gén promóter régiójába egy biolumineszcenciát kiváltó lux gént építettek be. A gén- és lebontó aktivitás mértéke könnyen nyomon követhetővé vált a biolumineszcencia mérésével.

Remediation technology type
  • biological
  • aerobic biodegradation based remediation
Remediation technology from contaminant point of view
other
Remediation technology from execution point of view
in situ
Technological parameters
Biological activity
Monitored environmental element
Unsaturated (whole) soil
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 költségszámítás nehézségekbe ütközik. A kísérlethez mesterségesen állítottak elő talaj-modellt, a mikrobákat ex situ homogenizálták a remediálandó talajmintával - mélységi szennyezés esetén indokolt, felszíni szennyezés esetén azonban beszántás is elégséges lehet.
A kísérlet során 30 m^3 talajmintához szükséges mikrobákat 500L-es fermentorban készítették elő - egy fermentációval foglalkozó cég ezt a mennyiséget kb. 10.000$-ért, azaz 2 millió forintért végezné el (anyagköltség). Ha ezeket a számokat vesszük alapul 1 ha felszíni (kb 30 centiméter mélységis elérő) szennyeződés esetére, akkor egy hektár területre a szükséges mikrobatömeg fermentálásának költsége meghaladja a 200 millió forintot.

Costs
1-very high
Time requirement
3-medium
Space requirement
3-medium
Workload requirement
2-high
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
2-weak
Generation of any recyclable byproduct
no
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
yes
Feasibility
4-good
Availability
3-average
Well known
3-average
Strengths

Könnyű és olcsó online remediáció nyomonkövetés biolumineszcencia-mérés segítségével

Weaknesses

Költséges technológia
Genetikailag módosított élőlényt használ a módszer, hatósági engedélyeztetés rendkívül hosszadalmas
Aerob lebontás, a talaj megfelelő levegőellátottsága szükséges

Possibilities

Szuicid gének vagy vektorok alkalmazása - mikroba önpusztítása a degradálandó célmolekula fogyása után

Threats

Más mikrobákkal kapcsolatba kerülhet, géncsere lehetőség - hatásfok romlás, natív mikrobáknak antibiotikum-rezisztencia gének átadása

Site name
ORNL Y-12 facility
Location of the application, country
USA
Location of the application, town
Oak Ridge, Tennessee
Start date of the application
1996
Alkalmazás befejező időpontja
1998
Application stages
Demonstration
Length (m)
2.5
Width (m)
2.5
Depth (m)
92.0
Air (m3)
0.0
Water (m3)
0.0
Soil (m3)
30.0
Landuse
Other
Other landuse
kísérleti, zárt közeg
Origin of the pollution
Kísérleti, mesterségesen előidézett, kontrollált
Summary of the charasteristic parameters of application

Helyszíni alkalmazás történt, viszont genetikailag módosított mikrobákra vonatkozó szabályozás miatt környezettől elhatároltan, liziméterekben, mesterségesen beszennyezett valódi talajjal folytak a kísérletek, üzemi alkalmazásra nem került még sor.

Publications

Field applications of genetically engineered microorganisms for
bioremediation processes
Gary S Sayler and Steven Ripp

Controlled Field Release of anBioluminescent GeneticallynEngineered Microorganism fornBioremediation Process Monitoringnand Control
Steven Ripp , David E. Nivens, Yeonghee Ahn, Claudia Werner , John Jarrelliv , James P. Easter, Chris D. Cox ,
Robert S. Burlage andGary S. Sayler

References

Field applications of genetically engineered microorganisms for
bioremediation processes
Gary S Sayler and Steven Ripp

Controlled Field Release of anBioluminescent GeneticallynEngineered Microorganism fornBioremediation Process Monitoringnand Control
Steven Ripp , David E. Nivens, Yeonghee Ahn, Claudia Werner , John Jarrelliv , James P. Easter, Chris D. Cox ,
Robert S. Burlage andGary S. Sayler

Datasheet id (original)
1695
Creator
Varga Ádám
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás2014-04-29
Módosítás2018-06-22