Evet sevgili Romalılar, dünyayı yakından ilgilendiren bir konuyla karşınızdayım: biyoremediasyon. Birçoğunuz bu kelimeyi belki de ilk defa duymuşsunuzdur, özellikle biyoloji ve çevre biyoteknolojisiyle yakından bir ilişkiniz bulunmuyorsa. Peki, nedir bu biyoremediasyon, şimdi bu sistem tüm dünya çöplerini temizleyecek mi, hade canım dediğinizi duyar gibiyim J Gelin buna birlikte karar verelim.
En basit tabiriyle biyoremediasyon, diğer bir deyişle biyolojik iyileştirme, çevre kirleticisisinin mikroorganizmalar yardımıyla uzaklaştırılmasıdır. Bu işlemin gerçekleşmesinde mikroorganizmalar tarafından salgılanan enzimler ve yüzey aktif maddeleri etkin rol oynamaktadır. Aslında sadece mikroorganizmalarla sınırlandırmak doğru olmaz, mantarlar ve bitkiler de bu sistemde rol almaktadır. Biyoremediasyondan bahsedip biyodegradasyondan bahsetmesek olmaz. Biyodegradasyon –biyolojik parçalama-, organizmaların çeşitli, zararlı kimyasalları ve bileşikleri parçalayıp mineralize etmesidir [1].
Biyoreme edilen kirleticiler arasında:
Ağır metaller
Radyoaktif maddeler
Fenoller
Patlayıcı maddeler
Petrolden türetilen organik maddeler (poliomatik hidrokarbonlar veya HPA’lar)
Toksik organik kirleticiler
Plastikler bulunmaktadır [2].
Biyoremediasyonu etkileyen faktörler arasında ise: biyolojik faktörler, çevresel faktörler, besin mevcudiyeti, sıcaklık, oksijen konsantrasyonu, nem içeriği, pH, site karekterizasyonu ve seçimi, metal iyonlar, toksik bileşikler yer almaktadır [3].
Biyoremediasyon ve Biyodegradasyonun Arkasında Yatan Gerçek Nedir?
Biraz düşünelim bakalım, sizde benimle düşünün, bu bölümün sonunda sizinle paylaşıyor olacağım. Bu gerçeğe geçmeden önce size birkaç biyoremediasyon örneğinden bahsetmek istiyorum. Belki de birçoğunuz duymuştur, 2010 yılında Meksika Körfezi’nde yer alan derin su petrol istasyonunun patlaması sonucunda petrol kulesinin batmasıyla birlikte milyonlarca litrelik ham petrol okyanusa karıştı, hatta bu kirlilik uzaydan bile fotoğraflandı. Yüzeyde bulunan kirliliğin bir kısmı filtreleme çalışmalarıyla temizlenirken, derinlere inen petrol sızıntıları hakkında ne yapılacağı, endişe verici bir konuydu. Tabiki de burada devreye minik dostlarımız devreye giriyor, kahramanımızın ismi: Alcanivorax borkumensis. Bu sevimli bakteri arkadaşımız oksijeni kullanıp petrol hidrokarbonlarını CO2’e çeviriyor. Bunun gibi petrol türevleriyle beslenen mikroorganizmalar derin sularda yüksek oranda bulunmaktadır, ne kadar şanslıyız J Bu arkadaşlara Antartika’da rastlayabilirsiniz Kuzey Kutbu’nda da rastlayabilirsiniz. Petrol kirliliği bulunan ortamlara o kadar iyi uyum sağlamışlardır ki, onlar taklit edilerek laboratuvarlarda üretilenleri kesinlikle orjinallerinin yerini almamaktadır. Okyanus yüzeyine yakın yerde bulunan bakteriler bunu oksijen kullanarak yapıyor. Peki daha derinlerde oksijen varlığının olmadığı yerlerde nasıl ilerliyor bu süreç? Bu zeki arkadaşlarımız bu sefer oksijen yerine sülfatı kullanıyor. Tabiki de burdaki süreç çok daha uzun sürüyor ama bu bölgedeki temizliği sadece bu arkadaşlar yapabiliyor [4].
Örnekler sadece petrol hidrokarbonları ile sınırlı değil. Son yıllarda transgenik bakterilerin radyoaktif element, ağır metal, sentetik gübreler, insektisit ve herbisit gibi zirai ilaç kalıntıları ve toluen, etil benzen, benzen ve ksilen gibi diğer toksik maddelerle kirlenmiş toprakların ve yeraltı su kaynaklarının temizlenmesinde kullanılması büyük ilgi görmektedir. Şimdi sizi yeni bir kahraman ile tanıştırayım: Pseudomonas putida. Yapılan araştırmalar sonucunda bu bakteri arkadaşımızın organik çözücü olarak kullanılan tolueni metabolize ederek, toluen ile kirletilmiş bir araziyi hiç bir yan etki yaratmadan bir yıl içinde % 75 oranında temizlediği gözlemlenmiştir [4].
İlginizi çekebileceğini düşündüğüm bir diğer örnek ise uranyum yiyen bakteriler. Desulfovibrio vulgaris ve Deinococcus radiodurans bakterileri bu konuda bir hayli başarılıdır. Hepimizin bildiği gibi nükleer enerji santrallerinde yakıt olarak uranyum kullanılmaktadır. Uranyumun çözünür formu olan uranil olarak çevreye sızması sağlık açısından çok büyük tehlike arz etmektedir. Hepimizin bildiği Çernobil patlaması bunun en büyük örneklerindedir. Karadeniz Bölgesi’nde etkisi hala devam etmektedir. İşte bu bakteriler radyoaktif elementleri zararsız formlarına dönüştürmektedir. Bu tür bakterilerin kendi proteinlerini radyoaktf bileşiklerden korumak için inanılmaz bir savunma mekanizması olduğu düşünülmektedir [4].
Bu kadar anlattın da nasıl bir şey bu bakteriler dersiniz diye görsellerini aşağıya bırakıyorum, inceleyebilirsiniz J.
Şekil 1. Desulfovibrio vulgaris Sem Görüntüsü [5]
Şekil 2. Alcanivorax borkumensis [6]
Şekil 3. Pseudomonas putida [7]
Şekil 4. Uranyum ile beslenen Geobacter metallireducens bakteri (yeşil renk) [4]
Gelelim arkasında yatan bilimsel gerçeğe… Cevap çok basit: Metabolizma. Her şeyin temelinde organizmaların metabolik reaksiyonları yer almaktadır. Yani anabolizma (yapım) ve katabolizma (yıkım) prensibine dayanmaktadır. Bu reaksiyon zincirleri sayesinde organizmalar bu kirliliği ortadan kaldırmaktadır [4].
Biyoremediasyon Teknikleri
İn-situ: Yerinde biyoremediasyon tekniğidir. Temizliğin yapılması için toprağın kaldırılmasına veya kazılmasına gerek yoktur. Yerinde (in-situ) arıtım teknikleri ile kirleticilerin parçalanması, onları enerji kaynağı olarak kullanarak o bölgede yaşayan ve büyüyen doğal mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilir.
Bioventing: Bu teknikte atmosferik hava toprak içerisine borular yardımıyla verilmektedir. Toprakta bulunan mikroorganizmalar oksijeni kullanarak ayrıştırmayı gerçekleştirmektedir.
Peroksit Enjeksiyonu: Bu yöntemin bioventingten farkı havanın toprağa hidrojen peroksit olarak sıvı formda verilmesidir. Yani burda oksijen kaynağı atmosferik hava değil hidrojen peroksittir.
Ex-situ: Yerinde olmayan biyoremediasyon tekniğidir. Bu yöntemde kirletilen saha alınarak temizlenmesi için labaratuvar ortamına veya fabrikalara götürülmektedir. İn-situ tekniklerine göre daha hızlıdır ama daha pahalı bir yöntemdir.
Sulu faz işlemi: Bu işlemde biyoreaktörler kullanılmaktadır. En iyi sonuç veren biyoremediasyon tekniği biyoreaktör tekniğidir.
Katı faz işlemi: Katı faz işleminde ise yerinden kazınıp alınan kirli kütle temizlemesi gerçekleşecek levha üzerine aktarılarak biyoremediasyon işlemi yapılmaktadır.
Fitoremediasyon: Bu metotta biyoremediasyon için bitkiler kullanılmaktadır. Bitkiler organik kirleticileri bozabilir, parçalayabilir yada metallerde olduğu gibi bünyesine alarak stabilize edebilir. Diğer biyoremediasyon teknikleri ile karşılaştırıldığında oldukça düşük maliyetli, estetik açıdan oldukça tatmin edicidir. [8].
Biyoremediasyonun Avantajları
Doğal bir süreçtir.
Uygun maliyetlidir.
Çok daha az çaba gerektirir.
Çevre dostu ve sürdürülebilir.
Tehlikeli kimyasallar kullanmaz.
Kirletici maddelerin tamamen yok edilmesine yardımcı olur.
Kirleticiler, sadece farklı çevresel ortamlara aktarılmaz, yok edilir [3].
Biyoremediasyonun Dezavantajları
Biyolojik süreçler genellikle oldukça spesifiktir
Biyolojik olarak parçalanabilen bileşiklerle sınırlıdır.
Kirleticiler katılar, sıvılar ve gazlar olarak mevcut olabilir.
Kazı ve toprağın kaldırılması veya yakılması gibi diğer arıtma seçeneklerinden genellikle daha uzun sürer.
Biyoremediasyon için kabul edilebilir performans kriterlerine ilişkin yasal belirsizlik devam etmektedir [3].
Kaynakça:
https://tr.wikipedia.org/wiki/Biyoremediasyon, Erişim tarihi: 13.02.2021
https://tr.thpanorama.com/articles/biologa/biorremediacin-caractersticas-tipos-ventajas-y-desventajas.html, Erişim tarihi: 13.02.2021
Abatenh, E., Gizaw, B., Tsegaye, Z., Wassie, M. (2017). The Role of Microorganisms in Bioremediation- A Review.
Kılıç Ekici, Ö. (2017). Mikroorganizmaların Çevreye Hizmeti. TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi.
https://en.wikipedia.org/wiki/Desulfovibrio_desulfuricans Erişim tarihi: 16.02.2021
https://speuobsc.org/alcanivorax-borkumensis/ Erişim Tarihi: 16.02.2021
https://www.mediastorehouse.com/cmsp/bacteria/pseudomonas-putida-bacteria-digitized-8007905.html Erişim tarihi: 16.02.2021
Commentaires