V severozahodni Franciji na kraju, kjer je nekoč stala tovarna mila, rastejo drevesa in druge rastline. Čeprav zelenje nakazuje, da je v občini Ploufragan blizu bretonske obale vse v najlepšem redu, pa je v resnici za tovarno ostalo ogromno nesnage. Zemlja v njeni okolici je zasičena s strupenimi ogljikovodiki, ki so stranski produkti izdelave mila.

Spoprijemanje s takšno vrsto okoljske škode je prednostna naloga za dr. Thomasa Reichenauerja, ki proučuje, kako bi lahko z mikrobi razgradili onesnaževalce v tleh. Reševanje tega problema je nujno, saj lahko strupene snovi iz tal pronicajo v podtalnico, v rastline in po prehranjevalni verigi navzgor, pravi Reichenauer, višji raziskovalec s Tehnološkega inštituta na Dunaju. »Narava bo za popolno razgradnjo teh onesnaževalcev potrebovala desetletja ali celo stoletja,« pojasnjuje.

V Evropski uniji naj bi bilo po ocenah 2,8 milijona onesnaženih lokacij, od starih industrijskih zemljišč do smetišč. Vidik problematike, povezan s podtalnico, je zaradi vse hujših podnebnih sprememb še toliko pomembnejši, saj v prihodnosti grozijo vse hujše suše. Čeprav bo podtalnica vedno bolj dragocena, bo zaradi industrijskih onesnaževalcev morda tudi vedno manj pitna.

Reichenauer je koordinator projekta Mibirem, v katerem skušajo pospešiti procese dekontaminacije tal in podtalnice s proučevanjem mikroorganizmov v določenem okolju. Raziskovalci ugotavljajo, kako mikrobi reagirajo in razgrajujejo tri specifične onesnaževalce: cianide, lindan (spojino, ki spada med klorirane ogljikovodike, uporabljajo kot insekticid v kmetijstvu ter kot sredstvo proti ušem in garjam v zdravstvu) in naftne ogljikovodike.

Naftni ogljikovodiki so zelo pogosti onesnaževalci. Cianidi in lindan so redkeje prisotni, a so tako strupeni, da je vredno vlagati v razvoj tehnologije za njihovo razgradnjo.

Bioremediacija

Poznamo več načinov odstranjevanja onesnaževalcev iz tal. Proces, v katerem mikrobe spodbudijo, da pospešijo svojo porabo onesnaževalcev, se imenuje biološka remediacija ali bioremediacija. Pri cianidih bi lahko na primer v tla vnesli glukozo, pravi Reichenauer, ki se je prvotno izobraževal v genetiki in fiziologiji rastlin.

»Bioremediacija je do okolja prijazna, saj nam ni treba uporabiti nobenih strupenih ali nevarnih kemikalij,« pravi.

Rastline so že proučevali kot morebitno rešitev za odstranjevanje težkih kovin. Toda na tem področju je trenutno malo projektov, ki bi se s tem ukvarjali na komercialni ravni, saj je postopek odstranitve – gre za drugačno obliko bioremediacije – počasen.

Kemijska remediacija je sicer hitrejša, vendar je le delna rešitev, kajti v odstranjevanje strupenih snovi je že od začetka vključenih manj snovi. Pri projektu Mibirem se bodo osredotočili le na uporabo mikrobov, ker so morda najhitrejša in tudi za okolje najmanj škodljiva možnost, pojasnjuje Reichenauer.

Tehnologije za obdelavo tal

Končni cilj projekta je odkriti sredstva za bioremediacijo za različna industrijska zemljišča po vsej Evropi. Raziskovalci upajo, da bodo v nekaterih primerih lahko prepoznali najbolj uporabne mikrobe in jih shranili za kasnejšo uporabo.

Vrednost svetovnega trga za biološko remediacijo z mikrobi so leta 2021 ocenili na 42 milijonov evrov. Pričakujejo, da bo do konca desetletja vrednost zrasla na 85 milijonov evrov. FOTO: Shutterstock  

V okviru projekta Mibirem se osredotočajo na razvoj tehnologij, ki se jih da uporabiti na kraju samem, s čimer ni potrebe po izkopavanju in prevažanju zemlje. Ker so predmet projekta večinoma industrijske lokacije, ki so pogosto v urbanih območjih, je včasih delo z zemljo na osnovni lokaciji tudi edina izvedljiva možnost.

V primeru zemljišča nekdanje tovarne v Ploufraganu, kjer so milo proizvajali do sredine 90. let, torej skoraj pol stoletja, to pomeni, da bi lahko zemljo čistili, ne da bi morali odstraniti rastlinje, ki je tam zraslo, odkar so obrat leta 2017 porušili. »Če lahko na takih zemljiščih prikažemo, da stvar deluje, potem je velika verjetnost, da bomo pristop v prihodnosti lahko uporabili v komercialne namene,« pravi Reichenauer.

Vrednost svetovnega trga za biološko remediacijo z mikrobi so leta 2021 ocenili na 42 milijonov evrov. Pričakujejo, da bo do konca desetletja vrednost zrasla na 85 milijonov evrov.

Reichenauer miri skeptike, ki vidijo težavo v spreminjanju mikrobioma tal za namen odstranjevanja onesnaževalcev. Kot pravi, te spremembe niso niti negativne niti pozitivne in se tako ali tako dogajajo zaradi okoljskih vplivov, tudi kadar človek ne posega v tla. Projekt Mibirem bi lahko Evropski uniji pomagal doseči cilje, zastavljene v programu Evropska tla prihodnosti.

Pilotni projekti

Uporaba mikrobov pri biološki remediaciji je v ospredju tudi pri projektu Greener, ki se je po štirih letih in pol končal avgusta. V sklopu krovnega projekta so izvedli pilotne projekte v Belgiji, na Irskem, v Španiji in na Kitajskem.

V španskem mestu Toledo so na primer na zemljišču, kjer so bili včasih parkirani stroji, tla izkopali in obdelali kar na sami lokaciji – z mikrobi so iz zemlje odstranili škodljive ogljikovodike. Na mokrišču v Belgiji so mikrobi omogočili odstranitev težkih kovin iz podtalnice, ne da bi jo bilo treba za ta namen črpati iz tal.

»Delamo s strankami, ki imajo težave z onesnaženjem, in pomagamo podjetjem, ki remediacijo izvajajo na kraju samem,« pravi Rocío Barros, koordinatorka projekta. »Boljše razumevanje mikrobioma tal bo zelo pomembno pri izboljšavah tehnologij, ki jih uporabljamo za spopadanje z onesnaženostjo tal.«

Pri projektu Greener so v enem pogledu naredili še korak dlje od projekta Mibirem: s postopkom bioremediacije so poskusili proizvajati energijo. S kombiniranjem čiščenja tal in odpadne vode ter proizvodnje energije so pri projektu Greener odstranjevanje onesnaževalcev iz okolja hoteli nadgraditi še z diverzifikacijo virov energije, ki jih uporabljamo v Evropski uniji.

Energijska komponenta temelji na uporabi mikrobnih gorivnih celic. Ko mikrobi razgrajujejo organske molekule, kot so ogljikovodiki, kemijsko energijo pretvarjajo v uporabno električno energijo. Rezultati na tem področju niso najbolj obetavni, če nanje gledamo z vidika širše uporabe, pravi Rocío Barros, ki vodi skupino za raziskave na področju okolja, trajnostnosti in toksikologije na Univerzi v Burgosu v Španiji.

»Nekatere mikrobne 'gorivne celice' niso dovolj zmogljive, da bi jih lahko uporabili v večjem obsegu,« pojasnjuje. Spet druge, ki so jih uporabili za čiščenje vode, so se izkazale za učinkovitejše. »Uporaba gorivnih celic na mokriščih se je zelo dobro obnesla,« še pravi koordinatorka projekta Rocío Barros, ki upa na nadaljnji napredek pri mikrobnih gorivnih celicah, zato se zdaj posveča razvoju ovoja, ki bi jim ga lahko dodali in s tem izboljšali proizvodnjo elektrike.

–––

Raziskave, omenjene v članku, je financirala Evropska unija. Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.