Genetikailag módosított mikroorganizmus felhasználása bioremediációs célokra

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 
Genetikailag 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

Financing of the project

Name and number of the project 
Office of Biological and Env. Research, U.S. Department of Energy, Grant number DE-F602-94ER61870
Start of the development 
1996
End of the development 
1998
Own resources 
ismeretlen
National resources 
ismeretlen
Name of the National Programme 
-
International resources 
ismeretlen
Name of the International Programme 
-
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • naphthalene

Description of environmental risk

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
Information on the technology
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.

Technology classification
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
Technology-monitoring
Technological parameters 
Biological activity
Monitored environmental element 
Unsaturated (whole) soil
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 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.

SWOT (evalaution based on scores)
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
SWOT (evaluation in words)
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

Completed applications
Start date of the application 
1996
End date of the application 
1998
Application stages 
Demonstration

Size of the treated area

Length (m) 
2.5
Width (m) 
2.5
Depth (m) 
92.0

Volume of the moved phase

Air (m3) 
0.0
Water (m3) 
0.0
Soil (m3) 
30.0
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, references
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

Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1695
Creator 
Varga Ádám
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2014-04-29
Módosítás 
2018-06-22