Các loại ô nhiễm

L/O/G/O Use of enzymes in bioremediation www.themegallery.com GIỚI THIỆU www.themegallery.com CÁC LOẠI Ô NHIỄM Ô nhiễm không khí Ô nhiễm nước Ô nhiễm đất www.themegallery.com CÁC LOẠI Ô NHIỄM Ô nhiễm chất thải công nghiệp Ô nhiễm chất thải dân sinh www.themegallery.com PHỤC HỒI SINH HỌC - Phục hồi sinh học là một quá trình tự phát hoặc có điều khiển, trong đó xảy ra sự phân hủy sinh học (nhất là vi sinh vật học) đối với các chất gây ô nhiễm và do đó làm giảm bớt hoặc loại bỏ sự ô nhiễm môi trường. www.themegallery.com CÁC PHƯƠNG PHÁP Phục hồi bằng vi sinh vật Vi sinh vật bản địa Tăng cường sinh học (bioaugmentation) Kích thích sinh học (biostimulation) www.themegallery.com CÁC PHƯƠNG PHÁP - Phục hồi bằng thực vật: Đây là phương pháp xử lý tại chỗ, hệ thống enzyme của chúng trong rễ hoặc từ các nhóm vi sinh vật liên quan đều có khả năng làm giảm các chất gây ô nhiễm trong các môi trường khác nhau (đất, các lớp trầm tích, nước ngầm và không khí) www.themegallery.com CÁC PHƯƠNG PHÁP - Phục hồi bằng hệ enzyme: Các loại enzyme được phân tách cũng có thể sử dụng để chuyển hóa các chất gây ô nhiễm trở nên ít hoặc không độc + Các enzyme ngoại bào: là sản phẩm được tiết ra từ nấm mục trắng hoặc được sản xuất trong một quá trình lên men. www.themegallery.com PHỤC HỒI BẰNG ENZYME - Khái niệm: Enzyme là chất xúc tác sinh học giúp chuyển đổi các cơ chất thành các sản phẩm bằng cách tạo điều kiện thuận lợi như giảm năng lượng hoạt hóa của các quá trình phản ứng Vị trí các enzyme trực tiếp tham gia vào quá trình xúc tác được gọi là các trung tâm hoạt động www.themegallery.com ENZYME NGOẠI BÀO TRONG PHỤC HỒI SINH HỌC Chrysene(PAHs) Lindane(pesticide) Polychlorinated biphenyls(PCBs) - Enzyme ngoại bào được tiết ra bởi nấm mục trắng hoặc trong quá trình lên men của vi sinh vật hiếu khí. - Enzyme từ nấm mục trắng đã được chứng minh có khả năng phân hủy TNT, phenol, PCBs, PAHs, và thuốc nhuộm. www.themegallery.com ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ENZYME NGOẠI BÀO ƯU ĐIỂM • Có thể được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau • Có thể phục hồi và tái sử dụng • Tác dụng được nhiều loại cơ chất • Là chất phân hủy sinh học NHƯỢC ĐIỂM • Khó giới hạn nồng độ enzyme • Khó tiến hành tối ưu hóa • Chi phí cao www.themegallery.com ENZYME HÒA TAN VÀ ENZYME CỐ ĐỊNH - Enzyme hòa tan có thể chỉ thêm vào ở một vị trí duy nhất và sau đó được lan rộng do quá trình khuếch tán trong dòng chảy của nước ngầm và nước mặt. - Enzyme cố định được gắn vào một chất mang có dạng hạt, sợi, ống hay một lớp màng Các enzyme cố định bền với nhiệt độ, pH, các hợp chất hữu cơ nên có thời gian sử dụng dài và năng suất cao hơn trên một đơn vị hoạt động. www.themegallery.com ENZYME THỰC VẬT Quá trình phytoremediation là một công nghệ xanh nổi bật được sử dụng để làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn các hóa chất độc hại trong đất, các lớp trầm tích, nước ngầm, nước mặt và không khí www.themegallery.com CÁC LOẠI ENZYME CHÍNH TRONG BIOREMEDIATION Các enzyme từ nấm mục trắng được tìm thấy có khả năng làm giảm một số lượng lớn các chất gây ô nhiễm khác nhau. - Đây là sinh vật nhân chuẩn duy nhất có thể phá vỡ liên kết C-C trong các chất ô nhiễm như PAHs. - Trong quá trình trao đổi chất thứ cấp chúng sản xuất và tiết LiP, mangan peroxidase (MnP) và laccase, xúc tác cho quá trình oxy hóa 1e- của phenol và các cơ chất không có vòng phenol, dẫn đến việc sản xuất của các cation tự do, được sử dụng để oxy hóa nhiều hơn các chất không chứa phenol. www.themegallery.com LIGININ PEROXIDASE (LiP) - LiP là một hemoprotein xúc tác các phản ứng có sự hiện diện của hydrogen peroxide (H2O2) - Lip được lấy từ Phanerochaete chrysosporium, có khả năng phân giải PAHs, thành 52% 1,6-quinone, 25% 3,6-quinone. và 23% 6,12-quinone. - Những tỷ lệ sản phẩm là tương tự được tìm thấy từ trong quá trình xử lý của benzo[a]pyrene bằng hóa chất và điện hóa học. Benzo[a]pyrene(PAHs) www.themegallery.com MANGANESE PEROXIDASE (MnP) - MnP cũng là một enzyme phụ thuộc hydrogen peroxide, nhưng nó chỉ có thể oxy hóa chất hữu cơ khi có sự hiện diện của Mn (Il). - MnP oxy hóa Mn (II) thành Mn (III), hoạt động như một quá trình oxy hóa bắt buộc trung gian cho các quá trình oxy hóa của các hợp chất khác nhau. - Các ion Mn (III) di chuyển ra khỏi các enzyme và bắt đầu quá trình oxy hóa của lignin và các hợp chất khác. www.themegallery.com LACCASE - Laccases là các chất oxy hóa chứa multi-copper xúc tác quá trình oxy hóa một điện tử của nhóm phenol, anilines, và thiol thơm, đồng thời của khử oxy thành nước. - Các nhóm tự polymer hóa bằng tự ghép hoặc liên kết chéo với các phân tử khác, khử clo, demethoxylation và phản ứng khử carboxyl trong liên kết đôi và trùng hợp của các cơ chất khác. - Những enzyme xuất hiện chất xúc tác thích hợp và linh hoạt, rất hữu ích cho các ứng dụng trong một số quy trình công nghệ sinh học. www.themegallery.com MỘT SỐ ENZYME NGOẠI BÀO KHÁC - HRP là một peroxidase được tiết ra bởi các lông rễ của cây cải ngựa, có thể xúc tác cho quá trình oxy hóa các hợp chất phenol, biphenols, anilines và benzidines trên một phổ pH và nhiệt độ rộng - Enzyme ngoại bào như protease, amylase và lipase được sản xuất trong quá trình lên men hiếu khí các chất hữu cơ do nấm hoặc vi khuẩn khác. www.themegallery.com MỤC TIÊU VÀ ĐỊNH HƯỚNG - Mục tiêu của bioremediation là làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ ở mức không phát hiện, hoặc thấp hơn giới hạn an toàn được chấp nhận bởi các cơ quan quản lý. - Có một số lĩnh vực trong đó các enzyme có thể được áp dụng: - Bioremediation sử dụng enzyme được cải thiện kết hợp với các công cụ phân tử đặc biệt thích hợp trong tình huống yêu cầu xử lý nhanh chóng. www.themegallery.com KẾT LUẬN Enzyme thân thiện với môi trường hơn là hóa chất và vi sinh vật. - Các biến đổi sinh học không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại như trường hợp với hóa chất và một số quy trình vi sinh; - Các enzym được “tiêu hóa” tại chỗ, bởi các vi sinh vật bản địa sau khi xử lý. - Yêu cầu tăng cường khả năng sinh học của các dung môi hữu cơ hay các hợp chất có hoạt tính bề mặt được thực hiện từ một điểm enzyme khả thi hơn là sử dụng toàn bộ tế bào www.themegallery.com KẾT LUẬN - Sản xuất các enzyme ở quy mô lớn, với việc tăng cường hoạt động và sự ổn định có chi phí thấp hơn bằng cách sử dụng công nghệ DNA tái tổ hợp. Tuy nhiên, cần một nỗ lực cần thiết hơn để khắc phục một số vướng mắc: chi phí cao, hoạt động thấp, sự ổn định trong điều kiện sản xuất, hiệu suất phản ứng thấp và đa dạng sinh học thấp trong các sinh vật được sàng lọc cho đến nay. L/O/G/O www.themegallery.com Thank You!