Alternativní dodávky kyslíku pro aerobní biodegradaci ropných uhlovodíků

Bc. Jan Blažek

Master's thesis

Alternative supplies of oxygen for aerobic biodegradation of petroleum hydrocarbons

Abstract:

Jedna z nejčastějších kontaminací životního prostředí je způsobena ropou a jejími produkty. Bioremediace využívající mikroorganismy k biodegradaci těchto kontaminantů je šetrný způsob sanace. V případě ropného znečištění je výhodná aerobní biodegradace, jejíž rychlost je ale limitována několika faktory, přičemž jedním z nejdůležitějších je nedostatek kyslíku, jako koncového elektronového akceptoru. Dodávání kyslíku je u většiny sanačních metod zajištěno vzdušněním, což je ale finančně nákladné kvůli neustálému provozu kompresorů a pump. Existují i levnější alternativy v podobě roztoku peroxidu vodíku nebo pevných peroxidů, jako je peroxid hořečnatý a vápenatý, zaváděných do vrtů, jež jsou zdrojem kyslíku při svém rozkladu. Cílem této práce bylo ověřit schopnost mikroorganismů využívat peroxid vodíku jako zdroj kyslíku při biodegradaci ropných uhlovodíků v porovnání se vzdušněním a nalézt jeho vhodnou koncentraci, která by nepůsobila na mikroorganismy toxicky, ale zároveň by poskytovala dostatek kyslíku pro aerobní biodegradaci. Výsledky práce ukazují, že i peroxid vodíku je pro mikroorganismy vhodným zdrojem kyslíku, přičemž by jeho výsledná koncentrace neměla překročit 0,1 %. Peroxid vodíku sice oproti vzdušnění vystavuje mikroorganismy mírnému oxidačnímu stresu, ale pod zmíněnou maximální koncentrací již nebyl výrazný vliv na životaschopnost buněk pozorován.

Abstract:

One of the most frequent environmental contamination is caused by crude oil and its products. A bioremediation using microorganisms to biodegrade these contaminants is a considerate way of remediation. An aerobic biodegradation is preferred in the case of oil pollution, but its speed is limited by several factors, one of the most important is oxygen deficiency as a terminal electron acceptor. Oxygen delivery is provided by aeration in most remediation methods, which it is costly due to the continuous operation of compressors and pumps. There are also cheaper alternatives in the form of a solution of hydrogen peroxide or solid peroxides, such as magnesium and calcium peroxide, introduced into wells which are the source of oxygen during their decomposition. The aim of the work was to verify the ability of microorganisms to use hydrogen peroxide as a source of oxygen in the biodegradation of petroleum hydrocarbons in comparing with aeration and to find a suitable concentration that would not act toxic to the microorganisms but at the same time it provides sufficiency of oxygen for aerobic biodegradation. The results show that also hydrogen peroxide is a suitable source of oxygen for microorganisms, where a final concentration should not exceed 0,1%. However, hydrogen peroxide exposes microorganisms to moderate oxidative stress unlike aeration, but it has not been observed significant effect on cell viability below this maximum concentration.

Keywords

biodegradace, bioremediace, peroxid vodíku, ropné uhlovodíky, BTEX, Pseudomonas fluorescens, biodegradation, bioremediation, hydrogen peroxide, petroleum hydrocarbon

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2017
• Supervisor: Mgr. Iveta Fikarová

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry