Hidrológiai Közlöny 1990 (70. évfolyam)

2. szám - Benedek Pál: Biotechnológia a környezetvédelemben

BENEDEK P.: Biotechnológia a környezetvédelemben 67 •'I. láblázat l'éldák takarmány (esetleg protein) és energiatermelés céljára hasznosítható hulladékokra Hulladékok ipari tevékenységből Mezőgazdasági hulladékok Erdőgazdasági hulladékok Melasz Szalma Fakéreg Desztillációs Kávé-kakaó Fűrészpor hulladék hulladék Tejsuvó Gyümölcsfeldol- Cellulóz gozási hulladék Vágóhídi hulladók Olajütők maradéka Szulfit-szennylúg (préslepény) Papír Állati trágya dékaik is hasonló módszerekkel (környezetvédelmi biotechnológiával) tehetők ártalmatlanná, illetve hasznosíthatók (Benedek és Valló, szerk. 1990). Ezzel szemben sajnos a korszerű vegyipar számos olyan új szerves anyagot produkál, melyekkel vagy semmilyen, vagy esetleg génmanipulációval előállított mikroorganizmusok képesek csak megbirkózni (Jansenet al., 1987). A 70-es évek végén hazánkban is vizsgálták tudatosan szelektált speciális baktériumok, vagy „tisztított' enzimek alkalmazhatóságát a szennyvíztisztításban (VITUKI). Ezek a törekvések azonban nemigen váltották be a hozzájuk fűzött reményeket, ma már alig esik szó a 10 éve még nagy reményeket keltő (főleg amerikai) készítményekről (Polibac, Lipobac, stb.). A fő probléma ezekkel, hogy drágák, hiszen a szennyvíztisztításnál nagy mennyiségben kellene őket adagolni, másrészt a tenyésztett törzsek nehezen bírják a versenyt a többi természetes módon elszaporodó „életrevalóbb" mikroorganizmussal. A legújabb kutatások arra irányulnak, hogy az adott szerves anyagra természetes (adott tisztítástechnológiai) körülmények között segítsék elő a mikrobiális adaptációt, amire később még visszatérünk. A fémeket, melyeknek többsége toxikus a hagyományos biológiai szennyvíztisztításban részt vevő biológiai közösségre, a legújabb kutatások alapján nemcsak a hulladókból lehet eltávolítani speciális mikroorganizmusok segítségével, hanem egyre jobban terjed a biotechnológiai módszereket alkalmazó nagyipari „fómbányászat" is, pl. Kanadában a rézbányászat (Higgins et al. 1985). Végül meg kell emlékeznünk a biotechnológia és az egészségügy kapcsolatáról. A korszerű gyógyszergyártás ma már szinte teljesen az alkalmazott biotechnológián épül fel. A génsebészet, a rekonbináns DNS-technológia alkalmazása a betegségek leküzdésében általánossá kezd válni. Ugyanakkor ismert az az aggodalom is, hogy vajon a génmanipuláció révén „előállított" új, eddig ismeretlen mikroorganizmusok jelentenek-e egészségügyi vagy egyéb környezeti kockázatot? Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) 1982-ben nemzetközi munkacsoport keretében tárgyalta a biotechnológia egészségügyi kihatásait (World Health Organization, 1984a). Ez a munkacsoport arra a következtetésre jutott, hogy a biotechnológia egészségügyi kockázata semmivel sem nagyobb (ez vonatkozik a munkaegészségügyi szektorra is), mint a legtöbb ipari tevékenységé, de természetesen megfelelő figyelmet kell fordítani a genetikailag megváltoztatott organizmusokra és ezeknek a környezetbe való kijutására,' ha ezek egyáltalán képesek tovább élni és szaporodni laboratóriumi feltételek nélkül is. 3. Néhány példa napjaink problémáira és ezek gyakorlati megoldására 3.1. Szennyvizek denitrifikálásu Hazánkban a vízkészlet nitrátosodása közismerten súlyos gond. A talajvízbe került nitrogénvegyületek sorsa a természetes talajvíz-talaj rendszerben sok tekintetben hasonló, mint a mesterséges szennyvíztisztító rendszerben. A fizikokémiai (pH, redox-potenciál), mikrobiológiai viszonyoktól függően mennek végbe a nitrifikációs, denitrifikációs, vagy ammonifikációs folyamatok (Szabó, 1981, Alföldy, 1988). A vízkészlet (felszíni és felszín alatti) és a talaj nitrátfertőzöttsége hatással van az egész bioszférára és ezen keresztül, indirekt módon, az emberi egészségre is. A nitrátos ivóvíz fogyasztásából eredő direkt egészségkárosításra (methaemoglobinaemia, nitrozamin karcinogenitás) itt nem tudunk kitérni, csak hivatkozunk az Egészségügyi Világszervezet részletes értékelésére ( World Health Organization, 1984b). A talajok (és a talajvíz) egyre nagyobb mértékben savanyodnak, egyrészt a túlzott műtrágyázás, másrészt a savas kiülepedés és csapadék következtében. A denitrifikáció savas közegben tökéletlen lesz, ami dinitrogén-oxid (N

20) keletkezéséhez vezet az ismert N

2 gáz helyett. A talajból a N

20 a troposzférába, majd a sztratoszférába kerül és a fotokémiai átalakulás során itt N

2 és NO keletkezik. Az N

20 és NO elnyeli az infravörös sugárzást és megzavarja a Föld hőháztartását (üvegházi hatás). Végül a NO N0

2- és N0

3~ vegyületekké oxidálódik, melyek a csapadékkal HN0

2 és HN0

3ként mosódnak ki és hozzájárulnak a savas esőhöz. Ehhez a megzavart N-ciklushoz közismerten nagyságrendileg magasabb mértékben járul hozzá az ipari és közlekedési emisszió, mint a szennyvíz, de ez nem lehet vigasz a mezőgazdasági- és környezetvédelmi, illetve vízgazdálkodási ágazatok számára. Mindenütt törekednünk kell a N-vegyületek ártalmatlanítására, tehát az inert N

2-gázként történő emisszió elérése érdekében. A hagyományos biológiai szennyvíztisztítás az ülepítéssel el nem távolítható szerves anyagok biodegradációjára irányult. Ezt általában aerob (oxigénfogyasztással járó) eljárásokkal valósították és valósítják meg. Hamar belátták, hogy a szervetlen ammónia mikrobiológiai oxidációja (nitrifikáció) a befogadókban közel akkora oxigénelvonást eredményez, mint a szerves anyag degradációja. Előírták tehát a biológiai szennyvíztisztításnál az ammónia oxidálását nitráttá. Ez a szennyvíztisztító műben megnövekedett oxigénfogyasztás révén növelte az energiaköltségeket, másrészt rájöttek, hogy a nitrát, mint nö-