Τοξικότητα μικροβιολογικών διαλυτών ουσιών σε χημιολιθοτρόφους μικροοργανισμούς και μικροβιολογικές στρατηγικές αποτοξικοποίησης

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή διατριβή έχει ως απώτερο σκοπό την πειραματική παρατήρηση της συμπεριφοράς οξεόφιλων μικροοργανισμών, οι οποίοι εδραιώνονται σε όξινα μεταλλευτικά περιβάλλοντα, στην παρουσία ψηλού οργανικού φορτίου (SMPs), αλλά και την παρατήρηση του ποσοστού αναστολής των εν λόγο μικροοργανισμών λόγο οργανικών διαλυτών μικροβιακών προϊόντων καθώς και την εύρεση μιας βιοτεχνολογικής μεθόδου για να ξεπεραστεί το στάδιο αναστολής επαναφέροντας την χαμένη ισορροπία στο περιβάλλον τους. Η διατριβή αποτελείται από τρία κεφάλαια και αναπτύσσεται ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της βιοτεχνολογικής μεθόδου βιοεκχύλισης. Στα πλαίσια της περιγραφής της τεχνολογίας παραθέτονται κάποιες πληροφορίες για τις κύριες διαδικασίες της μεθόδου, αλλά επίσης και για τους κύριους οξεόφιλους μικροοργανισμούς που συμμετέχουν σε αυτή. Επιπρόσθετα επεξηγείται ο λόγος για τον οποίο δημιουργήθηκαν οι πρώτες υποψίες για την ύπαρξη του φαινομένου αναστολής των βιοδιεργασιών. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε. Αρχικά περιγράφονται οι πρώτες προσπάθειες δημιουργίας του διαλύματος με υψηλό οργανικό φορτίο ή αλλιώς Cellysis, αλλά επίσης και η συμπεριφορά των οξεόφιλων μικροοργανισμών στην παρουσία του προαναφερθέντα διαλύματος. Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία παρασκευής του τελικού διαλύματος Cellysis από την τριτοβάθμια επεξεργασία του σταθμού επεξεργασίας λυμάτων Σ.Α.Λ.Α καθώς επίσης και η πειραματική διαδικασία όλων των απαραίτητων αναλύσεων για την πλήρη περιγραφή των χαρακτηριστικών (COD, Protein determination, Carbohydrates analysis κ.α.) του δείγματος. Επιπρόσθετα περιγράφεται η δημιουργία καλλιεργειών για τον προσδιορισμό του βαθμού αναστολής που προκαλεί το μικροβιακό διάλυμα Cellysis όσων αφορά την βιομετατροπή του δισθενή σιδήρου σε τρισθενή. Στο τρίτο κεφάλαιο παραθέτονται οι συνθήκες ανάπτυξης των καλλιεργειών συμπεριλαμβανομένων των περιεκτικοτήτων σε Cellysis αλλά επίσης και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης του δισθενή σιδήρου, COD και MPN analysis ανά τακτά χρονικά διαστήματα υπό μορφή πινάκων και γραφικών παραστάσεων. Επιπρόσθετα παρατίθεται η προσπάθεια εύρεσης λύσης στο προκύπτων πρόβλημα διαμέσου βιοτεχνολογικών μεθόδων. Στο τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα vii που εξάγονται από τα αποτελέσματα των πειραμάτων ενώ γίνονται εισηγήσεις και για μελλοντική ερευνά και εργασίες. Βάση αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την πειραματική παρατήρηση των υπό εξέταση καλλιεργειών οξεόφιλων μικροοργανισμών στην παρουσία οργανικού φορτίου διαμέσου του ποσοστού οξείδωσης του Fe (ΙΙ) σε Fe (ΙΙΙ) βρέθηκε ότι σε επίπεδα 0.341 g/L COD η παρατήρηση αναστολής των βιοδιεργασιών οξείδωσης διήρκησε μόλις 2 με 3 μέρες ενώ σε επίπεδα οργανικού φορτίου της τάξης των 0.8312 g/L COD και πάνω, οι διεργασίες οξείδωσης παρουσιάζουν παρατεταμένη αναστολή σε βάθος χρόνου. Εν συνεχεία, διαμέσου διαφόρων δοκιμών βρέθηκε ότι οι μικροοργανισμοί Acidocella aminolytica οι οποίοι απομονώθηκαν στο Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μηχανικής του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου παρουσιάζουν την ιδιότητα να καταναλώνουν το έντονο οργανικό φορτίο και να επαναφέρουν την χαμένη απόδοση βιομετατροπής του δισθενούς σιδήρου.