Post on 05-Apr-2018
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
1/47
Biotehnologia mediului
Biotehnologia are ca obiect utilizarea integrat a biochimiei, microbiologiei iingineriei pentru obinerea de bunuri industriale, agricole, proteciasntii sau protecia mediului folosind potenialul microorganismelor,celulelor animale sau vegetale cultivate sau unor pri ale acestora
Obiective:
1. Eliminarea polurii existente n mediu (ap, sol, aer), prindetecia contaminanilori bioremediere.
Etapele reduceri i polurii:- determinarea naturi i compuilor chimici poluani
- determinare concentraiei acestora- alegerea metodei de bioremediere- tratamentul i ndeprtarea poluanilor din mediu prin metoda aleas
Monitorizarea polurii: bioindicatori, biomarkeri
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
2/47
Bioindicatori
Organismele (sau populaiile de organisme) pot oferi informaii despre poluarea mediuluisau cantitatea unor poluani care se gsesc n mediu, prin apariia unor modificrifiziologice, chimice, sau comportamentale. Aceste informaii pot fi obinute prin studierea:
Coninutului n anumite elemente sau compui chimici Structurii celulare sau morfologiei Modificrii unor procese metabolice sau biochimice Comportamentului Structurii populaiei
Utilizarea unor bacterii ca bioindicatoripentru pH-ul apei
Utilizarea trandafirilor ca bioindicatoripentru prezena unor patogeni ai viei de vie
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
3/47
Biomarkeri
Imaginea microscopic a unor celule deArthrobacter, coninnd gena gfp, n sol
Biomarkerii reprezint caracteristici fiziologice, biochimice sau molecularecare permit monitorizarea n mediu a unor organisme care sunt afectate deprezena poluanilor.
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
4/47
2. Tratarea poluanilor rezultai din procese industriale, agricolesau casnice cror prezen nu poate fi prevenit.
Bioremedierea poate fi inclus ca etap tehnologic distinct nainte caapele sau gazele reziduale rezultate s fie eliminate n mediu.
Exemple:
- epurarea biologic a apelor reziduale casnice i a celor provenite dinanumite industrii (alimentar)
- degradarea cu microorganisme a hidrocarburilor care ar putea poluamediul
Xenobiotice - compui organici care nu sunt prezeni n natur
- eliminarea prin bioremediere a poluan ilor de natur gazoas: bioxid desulf, oxizi de azot, bioxid de carbon - biofiltre
Reducerea efectului de ser!
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
5/47
3. Reducerea sau eliminarea surselor de ageni poluani
Este de preferat s fie aplicate procese care s nu fie nsoite deformarea unor compui cu efect poluant asupra mediului, dect s fienecesar dup aceea degradarea poluanilor respectivi.
Exemple de tehnologii nepoluante sau cu poluare redus
Procese biocatalitice : folosirea enzimelor sau bacterii lor pentru a obineanumite produse chimice: peniciline, aminoacizi, medicamente
Avantaje:- folosirii unor materii prime rennoibile- reducerea energiei necesare procesului- enzimele sau bacteriile sunt biodegradabile, spre deosebire de
catalizatorii chimici.
Biopolimeri ob inui cu ajutorul microorganismelor
Reducerea emisiilor de CO 2 prin folosirea surselor de energie
alternative, bazate pe biotehnologii, pentru a nlocui resursele
fosile de energie
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
6/47
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
7/47
Microorganisme utilizate n biotehnologii
Condiii pentru ca o struc tur s poat fi considerat form de via:
s posede o membran celular care s o diferenieze de mediulnconjurtor
s fie capabil s se reproduc s fie capabil s realizeze nite activiti biochimice cunoscute sub
denumirea de metabolism s conin ADN, ARN i proteine
Microorganisme - acele organisme a cror mrime este mai mic de 0,1 mmi nu sunt vizibile cu ochiul liber
1. Procariote - nu au nucleu individualizati nici membran
nuclear
-
virui, bacterii alge albastre, arheobacterii
2. Eucariote -organisme mai evoluate care au nucleu i membrannuclear strict individualizate fungii, drojdii
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
8/47
Bacterii
Organisme unicelulare formate dintr-o mas protoplasmatic, mrginit de o
membran rigid, fr a avea un nucleu definit.
Forma: sfere (coci), bastonae (bacili), spirale (spirili)
Dimensiuni: 0,5-10 m, uzual n jur de 2 m
Structura celular a unei procariote
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
9/47
Fungii (mucegaiuri)
Organisme eucariote filamentoase
Caracteristici:
au aparat vegetati v (tal) bine difereniat n membran, citoplasminucleu formeaz micelii (reele de hife)
se dezvolt prin nmugurire n mod nelimitat, iar nmulirea are locprin sporulare
Conidii de PenicilliumHif
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
10/47
Drojdii
Ciuperci unicelulare, care se gsesc mai ales n sol
Caracteristici:
se pot nmuli prin diviziune (nmugurire) i prin spori. form rotund, eliptic sau alungit dimensiuni cuprinse ntre 4-20m
Celul de drojdie (imagine microscopic)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
11/47
Alge
Alge verzi Alge roii
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
12/47
Selectarea i ameliorarea microorganismelor
Etapele selectrii
i amelior
rii microorganismelor
Izolarea microorganismului sau alegerea sa din coleciile de culturi
Testarea microorganismului prin realizarea unor culturi pure sau mixte
Ameliorarea microorganismului prin mutagenez sau inginerie genetic
Factorii de care depinde dezvoltarea microorganismelor
Factori fizici: temperatura, lumina, umiditatea, presiunea hidrostatic, agitarea,radiaiile electromagnetice
Factori chimici: concentraia substanelor nutritive anorganice i organice dinmediu, aciditatea mediului, prezena oligoelementelori factorilor de cretere,concentraia metaboliilori substanelor toxice
Factori biologici : organismele inferioare sau superioare existente n mediulrespectiv
Relaiile posibile cu alte organisme: simbioz, metabioz, antagonism,neutralism
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
13/47
Ameliorarea microorganismelor prin
mutagenezi inginerie genetic
Mutanii- indivizi care difer de populaia speciei prin una sau mai multecaracteristici, care se transmit ereditar.
Mutagenez indus - folosirea de ageni mutageni fizici (radiaiile ultraviolete)sau chimici (etilenimina)
Ingineria genetic- modificarea materialului genetic (ereditar) al organismuluin scopul eliminrii unor caracteristici nedorite i inducerii altora dorite
Tehnica ADN recombinat - una sau mai multe gene ale unui organism suntizolate i introduse ntr-un alt organism
Acidul dezoxiribonucleic (ADN) - macromolecul cu schelet polinucleotidic iform de dublu helix care conine ntr-o form codificat informaia necesarsintezei proteinelori enzimelor, ct i pe cea privind replicarea materialuluigenetic necesar asigurrii reproducerii.Gena - un segment din macromolecula de ADN care ac ioneaz ca unitatefuncional i conine informaia necesar sintezei unei catene polipeptidice
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
14/47
Structura ADN
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
15/47
Obiectivele ingineriei genetice
1. Inserarea unei singure gene strine ntr-un alt organism, pentru a-i conferiacestuia o caracteristic nou
2. Modificarea felului n care acioneaz o gen existent n organismul dat,avnd ca rezultat schimbarea anumitor caracteristici ale organismului
respectiv
3. Inserarea unei gene n organismul gazd, astfel ca acesta s produc uncompus anumit pe care nu l produce n condiii normale, n general oprotein
Organisme modificate genetic (GMO)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
16/47
Factorii care influeneaz dezvoltareamicroorganismelor
a. Apa
disponibilitatea apei n sistem - activitatea apei pH-ul srurile coninute posibilii contaminani prezeni
b. Oxigenul
Clasificarea microorganismelor n funcie de comportarea lor fat de oxigen:
v aerobe
v anaerobe
Variante intermediare
- microaerofile- anaerobe facultative
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
17/47
c. Surse de energie i nutrieni
Metabolism - totalitatea reaciilor care au loc n celule avnd ca scop generareaenergiei i formarea componentelor necesare celulei
- anabolism- catabolism
Tipuri de metabolism celularTipuri de metabolism celular
Fotoautotrofie -folosirea energiei solare ca surs de energe i bioxid de carbonpentru construirea celulelor
Ex: plantele i algele
Fotoheterotrofie -sursa de energie este tot energia solar, ns componentelecelulei sunt construite pe seama unei surse de carbon organicEx: bacteriile verzi nesulfuroase
Chemoautotrofie - organismele care i procur energia din substane anorganiceiar ca surs de carbon folosesc bioxid de carbonEx: bacteriile nitrifiante
Chemoheterotrofie -utilizarea compuilor organici att ca surs de carbon ct i deenergie.Ex: majoritatea bacteriilori eucariotelor (fungii, drojdii, animale)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
18/47
Metabolismul microorganismelor chemoheterotrofe
v Degradarea catabolic a hidrailor de carbon cu structur mai complex la
glucoz, care este apoi degradat la rndul ei la bioxid de carbon i ap, cueliberare de energie.v Energia metaboli c rezultat este
nmagazinat sub form de ATP
Metabolismul aerob
substraturile organice sunt transformate in procese care au loc n mai multe etapentr-o serie de produse cu struc tur mai complex: acid citric, acid glutamic, lizin,proteine bioactive, antibiotice, biostimulatori, etc. sunt intens exoterme
Metabolismul anaerob (fermenta ii)n general sunt nsoite de degajarea unui gaz (bioxid de carbon) produc mai puin energie dect n cele aerobe produii de fermentaie obinui au n general cifr de oxidare mici pot fi obinuipe mai multe ci metabolice:
- fermentaia alcoolic - rezult alcool etilic i bioxid de carbon- fermentaia lactic - rezult acid lactic
- metanogeneza - rezult metan (i bioxid de carbon)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
19/47
Principalele componente nutritive
Apa
Sursa de energie (sursa de carbon): amidon (din porumb,
gru, orez, cartofi i altele), melas
Sursa de azot: azot anorganic (azotai, sruri de amoniu)
sau azot organic (aminoacizi, proteine)
extract de porumb, fini rot de soia, fin din semine debumbac, fin din germeni de porumb
Compui minerali: fosfat, sulfat, clorur, calciu,
magneziu, sodiu, potasiu
fosfat monopotasic, sulfat de magneziu, clorur de potasiu,
carbonat de calciu- microelemente: fier, zinc, cupru, cobalt, mangan
Factori de cretere: vitamine, hormoni
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
20/47
d. Temperatura
Optimul de temperatur al majoritii microorganismelor: 30 -37C
Microorganisme mezofile - au temperatura optim de cretere ntre 15-45C:
Microorganisme capabile s triasc n condiii de temperatur extreme:psichrofile - au optimul de temperatur la 15C i pot crete la 0C sau chiar
mai jos dac au la dispoziie ap lichidtermofile - au optimul de temperatur ntre 45-60Chipertermofile - capabile s creasc la temperaturi de 80-110C.
e. pH-ul
Valoarea optim de pH pentru creterea microorganismelor se situeaz n domeniul neutru (in jur de 7,0)
Tipuri care prefer condiii acide sau alcaline:acidofile - nu pot crete dect la valori de pH cuprinse ntre 1 i 4alcalifile - cresc la valori pH de peste 9
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
21/47
Realizarea de condiii sterile de cultivare
Sterilizarea termic: se face cu abur sau aer fierbinte
Sterilizarea cu radiaii (UV, raze X, etc.): sterilizarea aerului din
laboratoare biologice sau unele secii de fabricaie
Sterilizarea prin filtrare: mai ales pentru aerul destinat aerrii
culturilor de microorganisme aerobe
Sterilizarea chimic: pentru utilaje, rezervoare, hale de fabricaie
- substane antiseptice
- substane dezinfectante
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
22/47
Dezvoltarea culturilor de microorganisme
nmulirea microorganismelor prin diviziune transversal
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
23/47
Fazele dezvoltrii unui microorganism
Faza de adaptare la mediu (sau lag = ntrziere n lb. englez) - celulelecresc n volum i sintetizeaz proteinele i materialul genetic, dar nc nu se
nmulesc.
Faza creterii exponeniale (sau log) - celulele se divid i are loc o cretereconstant a populaiei celulare care se dubleaz la intervale regulate, dup
fiecare timp de generaie. Populaia este format din celule tinere, dar foartesensibile la factori nocivi.
Faza staionar (post-log) - datorit srcuirii mediului n resurse nutritivecreterea este mult ncetinit. Numrul diviziunilor scade mult i pe ansamblunumrul de celule rmne constant. Celulele sunt ns mai mature, mairezistente la factori nocivi i unele ncep s sporuleze.
Faza de declin - majoritatea celulelor mor, celulele sunt btrne isporuleaz intens.
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
24/47
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
25/47
Cinetica dezvoltrii microorganismelor
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
26/47
Calculul vitezei de cretereN
0t 2XX =
d
t
tN =
dt
t
0
t 2lnX
Xln =
tt
693,0
X
Xln
t
693,0
t
2ln
t
XlnXln
d0
t
dd
0t
=
==
-
Xt - numrul de celule prezente dup un anumit timp t
X0 - numrul iniial de celule
N -numrul de dublri n intervalul de timp
td
- timpul de dublare (timpul de generaie)
este ecuaia unei drepte cu panta egal cu 0,693/tdcare reprezint viteza de cretere
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
27/47
Dependena vitezei de cretere de concentra iasubstratului nutritiv. Ecuaia Monod
SS
maxCK
Cvv S
+=
vmax - viteza maxim de cretere n condiii optimeCs - concentraia substratuluiKs - constant care exprim afinitatea microorganismului pentru substratul
respectiv (concentraia de substrat pentru care viteza de cretere estejumtate din cea maxim)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
28/47
Bioremedierea
Definiia bioremedierii : procesul n care deeuri de natur organic sauanorganic sunt degradate n condiii controlate, pe cale biologic, pn la oform netoxic sau la un nivel de concentraie admis de legislaia in vigoare.
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
29/47
Contaminani importani
uzine de prelucrare a minereurilorcadmiu, plumb, mercurMetale grele
uzine chimicenitrofenol, clorfenolFenoli i clorfenoli
zone miniere, zone militaretrinitrotoluenExplozivi
aeroporturi, instalaii portuare, uzine
petrochimice
instalaii de gazeificare a crbunilor,
instalaii de producere i utilizare a
gudroanelor
benzen, toluen
compui aromatici polinucleari
Substane petrochimice
agricultur, uzine chimice, tratamentul
lemnului
compui organofosforiciInsecticide
tratamentul lemnuluipentaclorfenolFungicide
agricultur, uzine chimiceatrazin, araclor,
acid 2,4-diclorfenoxiacetic
Ierbicide
agriculturDDT, lindanPesticide
uzine chimice
curtorii chimice
cloroform, tetraclorur de carbon
tricloretilen
Solveni
Surse posibileExemple reprezentativeClase de contaminani
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
30/47
Evoluia poluanilor care ajung n mediu
Acumularein sol
Acumularein apa
Biodegradare Acumulare inlantul trofic
Biodegradare Acumularein sol
Acumularein atmosfera
Degradare
se adsorb nu se adsorb solubili in lipide insolubiliin lipide
nereactivi reactivi
solubili in apa insolubili in apa
nevolatili volatili
POLUANTI
nedegradabil nedegradabil
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
31/47
Eliminarea compuilor poluani din sol
Metode tradiionale: izolarea i acoperirea stratului contaminatndeprtarea stratului contaminat i transportarea lui ntr-un deponeu special
Metode fizico-chimice:v incinerarea
v descompunerea chimic (Ex: declorurarea catalizat de baze, oxidareacatalizat de radiaii UV)
BioremediereControlul i optimizarea unui proces de bioremediere
- identificarea populaiei microbiene capabile s degradeze poluaniirespectivi,
- identificarea accesibilitii poluanilor pentru degradare- asigurarea condiiilor pentru biodegradare (compoziia i umiditateasolului, temperatur, pH, factori nutrieni, concentraie de oxigen,concentraii metale grele)
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
32/47
Microorganisme capabile s degradeze compuii poluani
Aerobe exemple: Pseudomonas,Alcaligenes, Sphingomonas, Rhodococcus iMycobacterium. Pot degrada pesticide, alcani, sau hidrocarburi aromatice i demulte ori pot utiliza asemenea compui drept singura surs de carbon i energie.
Anaerobe - Nu sunt la fel de mult folosite ca cele aerobe, dar exist anumite tipuri
care au trezit mare interes. Exemplu: microorganismele care pot degrada compuibifenilici policlorurai care se gsesc n sedimentele unor r uri.
Fungii lignilolitice - Exemplu Phanaerochaete chrysosporium - pot crete pesubstraturi foarte comune ca paie sau coceni de porumb i pot degrada o marevarietate de contaminani persisteni
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
33/47
Strategii de bioremediere
1. Folosirea de microorganisme indigene
2. Stimularea creterii microorganismelor indigene favorizarea degradrii aerobe asigurarea unei cantiti suficiente de
oxigen
temperatura mai ridicat va avea efect favorabil
adugarea unorsubstane fertilizante cu coninut de azot pH-ulsolului - influeneaz att viteza de cretere a microorganismelor
ct i solubilitatea i prin aceasta accesibilitatea compusului care trebuiedegradat
controlul coninutului de metale grele
3. Bioaugmentare - suplimentarea popula iei microbiene care exist
ntr-o zon contaminat, prin adugarea unui microorganismselecionat, cu scopul de mri viteza de degradare
4. Utilizarea de mic roorganisme manipulate gen etic
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
34/47
Tehnici de bioremediere
Tehnici in situ(adic la faalocului)
Aratul solului- nivelul deoxigenare al solului cre te icontaminanii vor fi dispui n modmai uniform
Bioventilaia - favorizareaptrunderii aerului sau oxigenului
n sol pentru a crete activitateabiologic, concomitent cuevacuarea substan elor volatile
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
35/47
Tehnici de bioremediere - in situ
Biobarbotarea - injectarea de aer sub presiune sau oxigen pur n zonacontaminat, care poate fi sol sau ap
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
36/47
Tehnici de bioremediere - ex situ
Excavarea i ndeprtarea soluluicontaminat
Compostarea - combinarea soluluicontaminat excavat cu diferite de euri
agricole sau forestiere u orbiodegradabile i compostare conformtehnicii cunoscute
Utilizarea bioreactoarelorVariante constructive: cu agitare,
cu strat fix, cu strat fluidizat, cu nmol
activ, vase cilindrice (tobe) rotative
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
37/47
Schema flux a bioremedierii solului contaminat, prin
folosirea de microorganisme exogene, n bioreactor
sol poluat
excavarea solului
transportul soluluila bioreactor dezvoltarea culturii
sterilizare
cultur demicroorganisme
Mediu de cultur(ap, nutrieni)
bioremedierea
n bioreactor
sol depoluat
ap, nutrieni
aer
aer
abur
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
38/47
Fitoremedierea
Avantaje
Poate fi utilizat pentru eliminarea anumitor compu i toxici pe caremicroorganismele nu le pot degrada.
Este considerat cu 50-80% mai ieftin dect alte alternative, Este superioar estetic Solul nu trebuie excavat
Dezavantaje
Durata mai mare a procesului , care necesit cteva cicluri devegetaie, Prezena contaminailor poate reduce considerabil viteza de cre terea plantelor
Plantele care au acumulat compu ii toxici pot reprezenta un pericolpentru vietile slbatice i pot ajunge n lanul trofic.
Definiie: utilizarea plantelor pentru ndeprtareacontaminanilori metalelor grele din sol i ap
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
39/47
Factor de bioconversie
Condiii ca o plant s poat fi utilizat pentru fitoremedier e
s tolereze poluantul respectiv s aib vitez mare de cretere i un randament ridicat pe hectar decultur s acumuleze compusul toxic (n general un metal) de preferin npartea care se poate recolta
s aib un factor de bioconversie ridicat
Definiia factorului de bioconv ersie: concentraia poluantului n plantraportat la cea din mediu.
Condiia ca o contaminare s fie redus la mai puin de 50% din valoareainiial n 10 recolte este ca planta respectiv s aib un factor debioconversie de cel pu in 20.
Hiperacumulatori : plante care pot acumula de 50 -100 ori mai multe metaledect plantele obinuite (aproximativ 400 de specii cunoscute).
Exemplu: Thlaspi caerulescens poate acumula 10-15 g Zn /kg, dar produce
numai 2-5 t biomas/ha
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
40/47
Modaliti pentru realizarea fitoremedierii
Fitoextracie (Fitoacumulare) ndeprtarea contaminanilor saumetalelor din sol i stocarea lor n plante
Fitodegradare preluarea de ctre plante a compuilor organici dinsol, sedimente sau ape i degradarea lor
Fitovolatilizare trecerea poluantului prin corpul plantei, fiind apoivolatilizat prin frunze
Fitostabilizare transformarea unor specii moleculare n altele maipuin toxice
Fixarea unor poluani gazoi din atmosfer de ctre plante
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
41/47
Biormedierea poluan ilor gazoi
a). Biofiltru
b). Bioreactor custrat de sol deschis
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
42/47
Biotehnologiile ca alternative de tehnologii curate
Tehnologii curate - acele tehnologii care permit reciclarea substanelor,deeurilor sau valorificarea poluanilor ca materii prime secundare.
Domenii de aplica ie
obinerea de compui chimici (de tonaj mare i de sintez fin) realizarea de procese industriale mai puin poluante obinerea de energie tratarea apelor reziduale i bioremedierea monitorizarea mediului
agricultur
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
43/47
Direcii de dezvoltare
1. Utilizarea componentelor plantelor ca materii prime pentru produse
chimice sau ca mediu nutritiv pentru cultivarea microorganismelor:
hidrai de carbon, proteine, grsimi
- 70 mil. t produse chimice se obin anual pe baz de plante
2. Obinerea de compui chimici care sunt metabolii ai microorganismelor:
etanol, glicerin, aceton, butanol, 1,3-propandiol, acid lactic, acid citric
3. Obinerea de polimeri biodegradabili de origine microbian:
acid polilactic, xantan, polihidroxialcanoai
- Anual se produc 150 mil. t mase plastice, din care 25 mil. t sunt
nedegradabili i se acumuleaz n mediu
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
44/47
Produse chimice ob inute prin procedee biotehnologice
Etanolul
- se obine prin fermentaia zaharurilor cu drojdii- materie prim de baz n industria chimic, practic orice compus chimic putndu-se obinepornindu-se de la etanol.- bioetanol
Glicerina
- produs secundar al fermentaiei alcoolice- pentru a obine cantiti mari de glicerin, calea de metabolizare anaerob a zaharurilortrebuie modificat pentru a se produce cantiti mari de glicerini nu de alcol etilic
Acetona i butanolul
- au fost produse prin fermentaie nc din anul 1914, cu bacterii din specia Clostridiumacetobutylicum pe baz de zaharuri, prin fermentaie aerob.
Avantaje comparativ cu obinerea petrochimic:- folosete materii prime regenerabile- prin inginerie genetic au fost create noi varieti de microorganisme care pot crete pereziduuri- cantitatea mare de ape reziduale care se formeaz nu mai reprezint un dezavantaj- procesul de fermentaie poate avea loc la 60C, iar solvenii produi pot fi izolai dinmediul de fermentaie prin evaporare pe msur ce se formeaz.
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
45/47
Produse chimice ob inute prin procedee biotehnologice
1,3-Propandiolul
- reprezint o materie prim important pentru obinerea unor polimeri,dar are i utilizri de solvent i lubrifiant.- obinerea pe cale biotehnologic a 1,3-propandiolului: din glucoz, cu otulpin de Escherichia colirecombinat
Acidul lactic
- se fabric industrial prin fermentaie cu bacterii lactice, din substraturi
ca glucoz, zaharoz (din melas), maltoz- este folosit ca materie prim pentru lacuri i diverse mase plastice.
Acidul citric
- se obine din culturi deAspergillus nigerprin fermentaie pe substraturide glucoz sau zaharoz
- este utilizat n industria alimentari n industria chimic
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
46/47
Polimeri de origine microbian
Xantanul polizaharid produs de microorganismulXanthomonas campestris
-se produce la un nivel de peste 20.000 toneanual i este utilizat mai ales n industria alimentar.
Polihidroxialcanoaii de diverse tipuri, de exemplu pol ihidroxibutiraii, produi deun foarte mare num r de specii bacteriene (ca Bacillus megaterium)- se acumuleaz intracelular, ajungnd la un coninut de pn la 90% din greutatea
n substan uscat a celulei- pot fi produi din resurse regenerabile ( zaharoz, amidon, celuloz, trigliceride),produse secundare (melas, zer, glicerin) sau chimicale (acid propionic, acid4-hidroxibutiric).
- au dezavantajul c sunt casani i au stabilitatetermic sczut, de aceea se utilizeaz sub formde copolimeri, care au proprietti mai bune
7/31/2019 Biotehnologia mediului 2011-2012
47/47
Procese industriale curate realizate cu ajutorulbiotehnologiilor
Decontaminarea unor materii prime
- desulfurizarea petrolului- desulfurizarea crbunilor
Procedee biocatalitice
- industria detergenilor- hidroliza amidonului la glucozi alte zaharuri fermentesc ibile cu a-amilaziamiloglucozidaz- industria maselor plastice: hidroliza acrilonitrilului la acrilamid (materia primpentru fabricarea poliacrilamidei) cu enzima nitrilaz
Degradarea i reciclarea deeurilor
- epurarea biologic a apelor reziduale i obinerea de biogaz