Využití železoredukujících bakterií k regeneraci povrchu elementárního nanoželeza jako

podpůrný prostředek při procesu dehalogenace chlorovaných uhlovodíků

Lenka Honetschlägerová, Petra Janouškovcová, Jana Chumchalová,

Pavel Špaček

Elementární nanoželezo „nZVI“

• Core-shell struktura – Core: α-Fe0

– Shell: magnetite (Fe3O4), maghemite (Fe2O3, γ-Fe2O3), and goethite (FeO(OH))

• Velký specifický povrch na jednotku hmotnosti

• Účinné sanační činidlo – Halogenované uhlovodíky (PCE, TCE,

DCE, VC)

– Těžké kovy (Cr, As, Pb, Ba, Zn)

– Organofosfáty, nitrosoaminy, nitroaromáty

100 nm

Elliott, D.W., X.Q. Li, and W.X. Zhang, Zero-valent Iron Nanoparticles

for Abatement of Environmental Pollutants, in Particulate Systems in

Nano- and Biotechnologies. 2008, CRC Press. p. 309-329.

Dissimilační železoredukující bakterie

• Skupina bakterií s rozdílnými fylogenetickými vlastnostmi, pocházejícími z různých zdrojů,

• mohou oxidovat organické sloučeniny, a tím redukovat Fe(III) na Fe(II) v anoxických podmínkách,

• zahrnují jak fakultativní tak obligátní anaeroby

• Geobacter, Shewanella

Shewanella spp.

• fakultativně anaerobní Gram-negativní, pohyblivé tyčinky s elektrochemickou aktivitou

• Shewanella putrefaciens, Shewanella oneidensis a Shewanella alga

• U některých zástupců prokázána schopnost přeměňovat toxické těžké kovy a jiné toxické látky na méně toxické

http://jebastykiruba.blogspot.cz/2010/12/decomposition-of-radioactive-wastes.html

Mechanismus Fe(III) redukce

• přímý kontakt mezi bakteriální buňkou a povrchem Fe(III) oxidu

• využití endogenních nebo exogenních přenašečů

• využití chelatačního činidla pomáhajícího rozpustit nerozpustné Fe(III) oxidy

WEBER, Karrie A., Laurie A.ACHENBACH a John D. COATES. Microorganisms pumping iron:

anaerobic microbial iron oxidation and reduction. Nature. 2006, č. 4, s. 752-764.

Odbourání halogenovaných uhlovodíků

v přítomnosti Fe(0) a DIRB

SCHERR, Kerstin E., Manfred M. NAHOLD, Wolfgang LANTSCHBAUER a Andreas P. LOIBNER.

Sequential application of electron donors and humic acids for the anaerobic bioremediation of

chlorinated aliphatic hydrocarbons. New Biotechnology. 2011, č. 29(1), s. 116-125.

Použité nZVI a DIRB

• NANOFER 25

– α-Fe: 94±1.5 %wt.

– Fe3O4/γ-Fe2O3: 6±1.5 %wt.

– 5000±456 nm

• Shewanella algae (Sh. algae, CCM 4595)

Uspořádání experimentů

• Vsádkové experimenty – Sérové láhve s PTFE septem

– rekonstituovaná podzemní voda - demineralizovaná voda obohacené o hlavní mineralizující složky tj. SO4

2-, Cl-, HCO3

2-, Ca2+, Mg2+, Na2

– 12°C, tma, kontinuální třepání

Ověření redukčních aktivity Sh. algae vůči železu na nZVI v přítomnosti TCE

Vliv přídavku citrátu železitého k nZVI na redukční aktivitu Sh. algae vůči železu

Závěry

• Sh. algae vykázala dostatečnou redukční i mikrobiální aktivitu, v přítomnosti NANOFER 25

• Sh. algae nebyla schopná degradovat/využít TCE, který byl použit jako modelový kontaminant, za daných experimentálních podmínek (rekonstituovaná podzemní voda, 12°C)

Děkuji za pozornost!