1. UVOD

Cilj seminarskog rada je da prikae odredjen odriv sistem I njegovo funkcionisanje u slubi poboljanja kvaliteta ivotne sredine.

Konkretno, re je o alternativnom sistemu za preiavanje otpadnih voda (kanalizacionog otpada) bioremedijaciji. Razlog za odabir ba ovog sistema lei u njegovim karakteristikama. Naime, radi se o ekolokom tretmanu otpadnih voda korienjem prirodnih agensa mikroorganizama, biljaka I njihovih enzima u procesu neutralizovanja otpadnih materija i filtriranjem otpadnih voda u prirodno (upotrebljivo) stanje.

1

2. DEFINICIJA I NAIN FUNKCIONISANJA BIOREMEDIJACIJE

Bioremedijacija je proces u kome se koriste mikroorganizmi za uklanjanje ili degradaciju toksinih supstanci do manje toksinih ili netoksinih supstanci. Pri ovom procesu, mikroorganizmi posredstvom svojih enzima razgradjuju (metaboliu) organske kontaminante iz zemljita ili voda i transformiu ih u krajnje netoksine proizvode, pre svega do ugljen dioksida i vode. U ovom procesu, dakle, dolazi do interakcije izmeu biljaka i mikroorganizama, a krajnji rezultat je ienje i ozdravljenje zemljita. Bioremedijacija je prirodan proces, koji bi se odvijao u zemljitu i vodi i bez ljudskog uticaja, ali bi trajao daleko due. Postupak je potpuno bezopasan po zdravlje ljudi i, to je najvanije, nema dodatnog zagaivanja ivotne sredine. Tehnologije bioremedijacije, stvaranjem optimalnih uslova za rast mikroorganizama i uveavanje njihove brojnosti, potpomau detoksikaciju odreenih koliina kontaminanata. Za uspenije obavljanje procesa bioremedijacije, potrebno je poznavati karakteristike kontaminanta, lokaliteta i mikroorganizama. Od ovih parametara zavisi i duina trajanja bioremedijacije, koja esto moe da dostigne i vie godina. Pojedini lako biodegradibilni kontaminanti mogu se razgraditi i za manje od godinu dana, dok se kontaminati velikih molekulskih teina razgrauju znatno due. Najvanije karakteristike kontaminanta koje je potrebno determinisati su mogunost biodegradacije, rastvorljivost u vodi, koeficijent absorpcije zemljita i hemijska reaktivnost. Karakterizacija i opisivanje lokaliteta podrazumevaju determinisanje dubine i povrine rasprostranjenja kontaminanta, koncentraciju kontaminanta u lokalitetu, tip zemljita ili klasa voda sa svojim osobinama (pH, sadraj organske materije, sadraj makro- i mikroelemenata itd.), prisutvo ili odsustvo supstanci koje su toksine za mikroorganizme, prisustvo drugih akceptora elektrona itd Kada su mikroorganizmi u pitanju, potrebno je,pre svega, da oni budu aktivni, tj. da imaju sposobnost biodegradacije odreenog kontaminanta i da njihova populacija u lokalitetu bude dovoljno velika, kako bi se to efikasnije kontaminant razgradio. Bioremedijacija je proces koji se moe obavljati u aerobnim i anaerobnim uslovima. U aerobnim uslovima mikroorganizmi koriste kiseonik i transformiu mnoge kontaminante do ugljen dioksida (CO2) i vode (H2O), stvarajui pri tome sopstvenu elijsku biomasu. U anaerobnim uslovima se, u zavisnosti od vrste mikroorganizama i uslova, stvaraju razliiti proizvodi razgradnje kontaminanata. 2

U optem sluaju kontaminanti se transformiu do metana, malih koliina ugljen dioksida i gasovitog vodonika. Pri sulfatredukujuim uslovima nastaje elementarni sumpor, dok nitratredukujui uslovi favorizuju nastanak gasovitih oblika azota.

Klase organskih jedinjenja koja podleu bioremedijaciji Primer Klasa Prioritetni procesi Biodegradacije aerobni Monohlorna aromatina jedinjenja BTEX (benzen, toluen, ksilen) Nehalogenovani fenoli i krezoli Policiklini aromatini ugljovodonici Alkani i alkeni Polihlorni bifenili (PCB) Hlorofenoli Azotna heterociklina jedinjenja Hlorisani rastvarai Alkani Alkeni hloroform trihloroetilen + + pentahlorofenol piridin + + + + benzin trihlorobifenil + + + kreozot + 2-metil fenol + + + + Hlorobenzen + anaerobni

3

Bioremedijacija se moe obavljati na dva naina: in situ i ex situ. In situ bioremedijacija zasniva se na tretiranju kontaminiranog zemljita ili voda na istoj lokaciji gde je utvreno prisustvo kontaminanata. Ex situ bioremedijacija zahteva iskopavanje kontaminiranog ispumpavanje kontaminiranih voda pre bioremedijacionog tretmana. zemljita ili

Osnovni cilj aerobne in situ bioremedijacije je obezbeivanje kiseonika i hranljivih elemenata neophodnih za razvoj mikroorganizama u cilju to efikasnije degradacije kontaminanata. Ovoj grupi metoda, izmeu ostalog, pripadaju i bioventilacija i ubacivanje vodonik-peroksida. Kod sistema bioventilacije vazduh iz atmosfere se ubrizgava u kontaminirano zemljite ili vodu, a kiseonik, koji na ovaj nain dospeva u sistem, koriste mikroorganizmi za sopstvene biosinteze, kao i degradaciju kontaminanta. Ubacivanjem vodonik-peroksida i njegovim kruenjem kroz kontaminirano zemljite,obezbeuje se kiseonik koji stimulativno deluje na mikroorganizme, koji, svojom aktivnou, doprinose degradaciji kontaminanta. Ex situ tehnike bioremedijacije su bre, lake se kontroliu i omoguavaju razgradnju ireg spektra kontaminanata nego pri bioremedijaciji in situ. Ove tehnike podrazumevaju iskopavanje i tretman kontaminiranog zemljita pre, a ponekad i nakon obavljanja bioremedijacije. Najei nain bioremedijacije ex situ jeste meanje kontaminiranog zemljita sa odgovarajuim koliinama vode u posebnom bioreaktoru uz dodatak mikroorganizama. Informacije iz oblasti molekularne ekologije mogu biti korisne za razvoj metoda bioremedijacije i procenu njenog uticaja na ivotnu sredinu. Ove informacije imaju posebnu primenu u procesu bioaugmentacije, odnosno unoenja egzogenih mikroorganizama u kontaminirano zemljite ili podzemne vode.

3. LIVING MASHINE

Sistemi za bioremedijaciju su poznati pod imenom LIVING MASHINE, a razvijeni su u NEW ALCHEMY INSTITUTE Dona Toda (John Todd). Living machine je brendiran naziv za vid biolokog tretmana otpadnih voda, dizajniranog tako da oponaa funkcionisanje jednog prirodnog ekosistema (movara)...i plasiranog na trite od strane kompanije Worrell Water Technologies. Re je o sistemima intenzivne bioremedijacije, koji mogu proizvesti korisne nusproizvode kao to su jestive ili ukrasne biljke, riba...zapravo vodene biljke, bakterije, alge, planktoni, puevi, koljke i ribe i drugi organizmi koriste se u ovom sistemu kako bi obezbedili preiavanje vode. U umerenim klimatskim uslovima sistem rezervoara, cevi i filtera se postavlja u staklenike kako bi se poveela temperatura, a samim tim i stopa bioloke aktivnosti. 4

Nivo primene ovih sistema moe biti u rasponu od: lokalnih (zahtevaju vrlo malo prostora, funkcioniu unutra i napolju, dizajn se prilagodjava potrebama korisnika), komunalnih centralnih sistema

Bioremedijski sistemi ispravljaju bitne nedostatke konvencionalnih sistema za obradu otpadnih voda konvencionalni sistemi uglavnom kao izlucevinu proizvode mulj, koji je veoma toksian i najee se izbacuje na deponije, mora ili se spaljuje. To stvara samo vee koncentracije opasnih materija na pojedinim mestima. Takodje, konvencionalni sistemi preiavaju otpadne vode uz pomo hemikalija, veoma opasnih po okruenje. Za razliku od njih, bioremedijski sistemi transformiu mulj u biomasu i mogu da filtriraju odredjene materije i estice, to je neizvodljivo u konvencionalnim sistemima. Gledajui sa materijalne strane, konvencionalni sistemi su u exploataciji mnogo skuplji i energetski neefikasni, dok bioremedijski sistemi funkcioniu praktino sami od sebe, prirodnim mehanizmima ali zahtevaju i neophodni nadzor i kontrolu.

Nain postavljanja ovog sistema je sledei: Postavljanje rezervoara pre nego to voda bude putena u sistem, mora se napuniti rezervoar kako bi se protok izjednaio i vrste materije slegle. Vei sistemi za to koriste filtere. Kontrolni sistem protok vode kroz sistem se kontrolie preko glavnog kontrolnog postrojenja, koji takodje prati performanse sistema. Movarne instalacije u srcu sistema je postavljeno movarno zemljite, koje se sastoji od agregata ljunka, posebno projektovane trake sa korisnim mikroorganizmima i biljkama, koje zajedno funkcioniu u ovom ekosistemu. Sistem dezinfekcije postoji opcija da se koristi ozon, UV ili hlor kako bi se u potpunosti unitili svi patogeni organizmi, koji su ostali u vodi. Zavisno od naina tretiranja otpadnih voda, dezinfekcija istih se nekada zahteva pre pustanja filtrirane vode u okruenje. Sistem reciklae vode ista voda se kolektuje u poseban rezervoar odakle se dalje koristi za ispiranje toaleta, kupanje ivotinja, navodnjavanje, dekorativne svrhe (vodopadi u dvoritu, vodeni zid...) ili da se ponovo vrati u sistem ili okruenje.Grafiki prilog br. 1

5

4. SISTEMI BIOREMEDIJACIJE U ARHITEKTURI

Living machine sistem trebalo bi to vie koristiti u arhitekturi kako zbog svojih karakteristika odrivog sistema, tako i iz estetskih razloga. Naime, sam koncept ovog postrojenja zasniva se na imitiranju prirodnih procesa i okruenja, to mu prua veliki stepen primene u organskoj arhitekturi. Posebno vaan princip u projektovanju danas jeste to bolje ukopiti izgradjene povrine u prirodni ambijent, sa to manjim stepenom zagadjenja. Uz to, reciklaa i odrivi sistemi igradju najznaajniju ulogu. Upravo iz razloga ouvanja ivotne sredine, korienje bioremedijacije u oblikovanju urbanog prostora, tanije u recikliranju njegovog otpada, je od velike vanosti. Uz to, paljivo osmiljeni living machine sistemi mogu biti veoma dekorativni, posebno u dvoritima javnih i stambenih objekata, parkovima i tome slino.

Primeri bioremedijacijskih sistema otvorenog i zatvorenog tipa

6

Sa druge strane, budue korisnike ovih sistema interesovala bi isplativost ove investicije, tj. kolika je prosena uteda u trokovima za vodu. Primeri korisnika u Americi pokazuju da se moe prilino utedeti korienjem living machine sistema kako u ruralnim I suburbanim tako I u urbanim podrujima. Takodje, koristi imaju I podruja sa ogranienjima u sabdevanju vodom. to se tie bezbednosti ovih sistema, treba napomenuti da se otpadne vode nalaze uvek ispod vodene povrine sistema. To znai da ne postoji mogunost direktnog dodira sa delimino tretiranim otpadnim vodama kao I razmnoavanja komaraca. Dizajneri su vodili rauna I o neprijatnim mirisima I osmislili posebne mehanizme za njihovo neutralisanje. Paljivo odravan sistem proizvodie jedino prijatne mirise biljaka (cvea) koje se tu gaje. Reenje neutralizacije neprijatnih mirisa veoma je bitno pre svega zbog toga to je veina ovih sistema zatvorenog tipa. Jo jedna bitna odlika living machine postrojenja jeste LEED sertifikat, to potvrdjuje njegovu samoodrivost I odobrava implementaciju u prirodno okruenje.

7

5. ZAKLJUAK

Bioremedijacija se, i pored svojih prednosti, jo uvek smatra tehnologijom u razvoju. Osnovni razlozi za ovu tvrdnju lee u problemima pri izvoenju bioremedijacije, koji se, pre svega, ogledaju u velikoj prirodnoj otvorenosti ekosistema na koji deluju razliiti faktori (tip i koliina kontaminanta, klimatski faktori, hidrogeodinamika itd.) Meutim, da bi se ovi realni potencijali to bre aktivirali, neophodno je ulaganje sredstava u nauna istraivanja, kao i primena rezultata u privredi.

8