Biodegradace: Co to je a jak funguje?

Biologická odbouratelnost se stala klíčovým prvkem v boji za ochranu životního prostředí a na trhu se objevuje stále více výrobků inzerovaných jako biologicky odbouratelné. Co přesně tento pojem znamená? Jak poznáte zboží, které je skutečně biologicky rozložitelné?

Co je to biodegradace?

Biodegradace je přirozený proces rozkladu organických látek, který provádějí bakterie, houby, prvoci a aktinomycety. Tento proces vede k rozkladu složitých chemických sloučenin na jednodušší látky, které může ekosystém znovu využít. Umožňuje přirozený cyklus obnovy organických materiálů, čímž se snižuje množství odpadu, který může v životním prostředí přetrvávat stovky nebo tisíce let.

Biodegradace, jako přirozený a nezbytný proces v ekosystémech, vytváří symbiotický vztah mezi mikroorganismy, bakteriemi a organickou látkou.

Proces biodegradace

Proces biodegradace je trojí: nejprve předmět podstoupí biodeterioraci, což je mechanické oslabení jeho struktury; poté následuje biofragmentace, což je rozklad materiálů mikroorganismy; a nakonec asimilace, což je zabudování starého materiálu do nových buněk.

Biodegradace znamená rozklad pomocí bakterií, hub nebo jiných mikroorganismů na základní složky - oxid uhličitý, minerální látky a vodu a mikroorganismus tak pro sebe získá energii pro život. Je zajímavé, že i mikroorganismy samotné vylučují tzv. biosurfaktanty, které urychlují tento proces mineralizace látek.

Čtěte také: O biodegradaci a sanaci

Co je to biodegradace odpadu?

Jak již víte, jedná se o složitý proces, který zahrnuje řadu chemických a biologických reakcí probíhajících za přítomnosti mikroorganismů. Klíčovým krokem je zde působení jimi produkovaných enzymů, které rozkládají dlouhé řetězce polymerů na menší, stravitelnější molekuly. Tento proces mohou podpořit faktory prostředí, jako je teplota, vlhkost, přítomnost kyslíku a přístup světla.

V praxi začíná biologický rozklad fragmentací materiálu, tj. fyzickým rozkladem na menší části. Poté začnou enzymy vylučované mikroorganismy rozkládat polymery na monomery, které pak mikroorganismy využívají jako zdroj energie a živin.

Bakterie v kompostu, společně s mikroorganismy, jsou klíčovými aktéry při biodegradaci organického odpadu. Biodegradace při rozkladu odumřelých rostlin, zvířat a exkrementů v přírodě je dílem mikroorganismů, kteří vytvářejí neocenitelný ekosystémový kruh.

Bakterie a mikroorganismy aktivně pracují v odpadních jímkách a septicích (tip - prohlédněte si naše přírodní Bakterie do septiku), kde se biodegradací efektivně rozkládá organický odpad. Tato činnost má zásadní význam pro snižování environmentálního zatížení a tvorbu udržitelných odpadních systémů (viz. např. Mikroorganismy ve vodních ekosystémech, od jezer a řek po moře, pracují na biologickém rozkladu organické hmoty a přispívají tak k udržení čistoty vody a podporují biodiverzitu.

Z těchto příkladů je zřejmé, jak biodegradace není pouze prostým rozkladem látek, ale složitým orchestrem, který propojuje a udržuje celou síť života v přírodě.

Čtěte také: Více o anaerobní biodegradaci a jejích produktech

Biodegradace plastů

Zřejmě největší výhodou plastů je jejich odolnost vůči počasí, teplotám i přirozené degradaci. Ovšem jednou z jejich největších nevýhod je bohužel totéž - příliš dlouhá degradace způsobuje hromadění plastového odpadu v přírodě i v oceánech a způsobuje problémy živočichům, které plasty pozřou. Běžná degradace trvá roky. Než dojde na změnu vlastností polymerů a štěpení jejich vazeb, odolné plasty mohou přežít až tisíc let, PET láhve se vyznačují životností zhruba poloviny tohoto čísla. Jenom v oceánech končí rok co rok na osm milionů tun plastů. Vliv na degradaci mají sluneční záření, specifické chemikálie či působení živlů.

S tendencí k degradaci to tak nelze přehánět. Nově produkované plasty například pro potravinářské obaly mohou být již vyráběné k degradování povětrnostními vlivy jako vystavením kyslíku nebo UV záření, nepůjde však nutně o řešení pro všechny typy plastů ani pro řešení u plastů staršího data.

Již skoro půlstoletí se však ví také o možnosti urychlit degradaci s pomocí bioaktivních komponentů, neboli mikroorganismů. Právě z této možnosti vychází stoupající počet studií zkoumajících, které bakterie či živočichové mohou této biodegradaci napomoct nejvíce.

Posledním překvapením je odhalení drobného motýla Zavíječe voskového, který doposud platil spíše za posla špatných zpráv. Během svého vývoje je totiž ve své larvální fázi škůdcem. Trávící enzymy Zavíječe dovedou pozřít a trávit včelí vosk, jinak rovněž velmi komplikovanou a těžko odbouratelnou látku. Právě díky tomu však Zavíječ můžete rovněž likvidovat plast! Přišel na to tým španělského Institutu biomedicíny a biotechnologie, který publikoval svou studii na konci dubna v časopise Current Biology. Co více, k možnosti biodegradace plastů by bylo možné použít i příbuzný druh Zavíječe paprikového.

Během pouhé hodiny si Federica Bertocchiniová z Bombelliho týmu všimla, že plastový obal, v němž je Zavíječ uzavřen, má najednou drobné dírky. Během 12 hodin byly prvotní závěry jasné - ačkoliv Zavíječ plast z logických důvodů běžně nekonzumuje, jeho přirozená schopnost trávení včelího vosku, rovněž přirozeného polymeru, mu dodává schopnosti rozkládala i polymery vyrobené uměle. Detailní mechanismus procesu bude však muset být ještě prostudován.

Čtěte také: Dřevo ve stavebnictví

Právě zevrubné rozlousknutí mechanismů bude klíčové - řešit rozklad přebytečných plastů s pomocí farem chovajících Zavíječe by bylo krajně nepraktické a navíc rovněž rizikové. Již dnes mají včelstva po celém světě problémy s fungováním, navýšení počtu jejich škůdců by jim tak příliš nepomohlo.

Pokud však Zavíječ naopak produkuje kýžené trávící enzymy s pomocí specifických bakterií, bylo by možné celý proces rychlého rozkladu plastů adaptovat pro průmyslové využití ve fermentačních nádržích.

Druhou možností, v případě, že by mikroorganismy nemohly být separovatelné z těla Zavíječe, by mohlo být přesné pochopení vzniku specifického enzymu na genetické úrovni, odhalení kýženého genu či genů odpovědných za produkci enzymů a jejich následné vložení do možných jiných mikroorganismů. Tím by se v zásadě opakoval stejný scénář, jen v lidské režii. Například bakterie E.coli již byly pokusně využity k produkci "fosilních" paliv.

Obě možnosti jsou samozřejmě momentálně čirými spekulacemi - Bombelliho tým prozatím pouze publikoval jedinou studii. Její závěry budou muset přezkoumat další pracoviště, z nichž nejspíše žádné nebude mít ambici překovat tuto metodu v komerční projekt. Poptávka po biodegradatelnosti však stoupá a ani recyklace nemůže vrátit do oběhu všechny použité plasty.

Vlastnosti biologicky rozložitelných plastů

Na rozdíl od tradičních plastů, které mohou v životním prostředí přežívat stovky nebo dokonce tisíce let, se biologicky rozložitelné plasty rozloží za mnohem kratší dobu a přemění se na jednoduché, neškodné látky, jako je oxid uhličitý, voda a biomasa. Mnoho těchto typů plastů se vyrábí z obnovitelných surovin, jako je kukuřičný škrob, celulóza, polylaktid (PLA) nebo jiné biopolymery.

Ukládání biologicky rozložitelného odpadu

Ukládání biologicky rozložitelného odpadu vyžaduje vhodné metody. Nejlepším řešením je používat kompostovatelné sáčky, které se biologicky rozkládají stejnou rychlostí jako jejich obsah (např. sáčky z kukuřičného škrobu).

Biologická úprava odpadů

Biologická úprava odpadů využívá biochemických reakcí, které jsou řízeny biologickými katalyzátory - enzymy. Je nezbytné, aby mikroorganismy, které se na těchto pochodech podílejí, obsahovaly patřičné enzymy nebo jejich komplexy. To je základní podmínka pro úspěšné použití biologických metod.

Při aplikaci biologických metod je nezbytná znalost zákonitostí biologického odbourávání. Při biologickém odbourávání směsi polutantů, mohou nastat jevy, kdy se vytváří látka, která je ještě více toxická a další odbourávání se tak zastaví.

Cíle biologické úpravy

Biologické úpravy odpadů mohou sledovat několik zcela rozdílných cílů. Může jít o snížení objemu odpadu, snížení jeho nebezpečnosti nebo o přeměnu na látky, které se dají dále využít.

Biodegradace ropného a organického znečištění

Biodegradace je proces odbourávání ropného a organického znečištění (NEL a PAU) z kontaminovaných odpadů. Tento proces využívá přírodní bakteriální kmeny, které umožňují přirozený rozklad kontaminantu. Jde o speciální bakterie, které jsou schopny zpracovat nežádoucí organické sloučeniny jako zdroj uhlíku a energie pro svůj růst.

Celý proces probíhá na biodegradační ploše umístěné v areálu Centra komplexního nakládání s odpady. Tato zatěsněná, odvodněná a řádně zkolaudovaná plocha splňuje veškeré požadavky směrnice EU, národní legislativy a závazné ČSN.

Jak probíhá biodegradace?

Odpovědný technolog na základě chemických a mikrobiologických analýz a dalších údajů stanoví přesný postup procesu pro daný odpad na biodegradační ploše.

Příprava bakteriální suspenze (inokulum) probíhá v mikrobiologických laboratořích speciální akreditované společnosti, a to patentovaným několikafázovým řízeným procesem.

Odpady se udržují ve vlhkém stavu kropením dle potřeby. Přísun vzdušného kyslíku potřebného k činnosti bakterií je zajišťován přeoráváním, kypřením a přehazováním materiálu na biodegradační ploše vhodnou mechanizací. Intervaly provzdušňování závisí na rychlosti spotřeby kyslíku bakteriemi.

Vlastní proces na biodegradační ploše je průběžně monitorován chemickými a mikrobiologickými analýzami. Na základě výsledků těchto analýz technolog určí další postup.

Jakmile koncentrace kontaminujících látek klesnou pod zákonem stanovené hodnoty, považuje se proces za ukončený.

Materiál se z plochy sejme a odveze k dalšímu využití či ke konečnému uložení.

Před vyvezením je materiál ještě jednou podroben závěrečnému vzorkování.

Dekontaminovaný odpad může být použit jako materiál na technické zabezpečení skládky nebo při rekultivaci. Zemina po biodegradaci může být také využívána na zpětný závoz sanované lokality (pokud to umožní schválený postup prací).

Postup při přijímání odpadů určených k biodegradaci

Veškeré kontaminované odpady musí být kromě všech standardních evidenčních dokladů, které určují vyhlášky k zákonu o odpadu, opatřeny také kompletními protokoly analýz včetně odběru vzorků.

K biodegradaci jsou podle vyhlášky MŽP přijímány:

• zeminy, stavební sutě a kaly znečištěné ropnými a organickými polutanty,
• odpady z dlouhodobě znečištěných míst, z havarijních úniků a různých typů zařízení (gravitační odlučovače, lapoly, sedimentační nádrže, kalová pole atd.),
• kaly kontaminované ropnými látkami z usazovacích nádrží mycích ramp,
• kaly z čistíren ‑ oddělujících ropné olejovité složky od odpadních vod nebo rozbíjejících stabilní emulze (při mytí aut atd.),
• kaly z odmašťoven průmyslových závodů,
• kaly ze skladišť ropných látek,
• kaly vznikající při manipulaci s ropnými látkami, při čistění ploch, podlah, kanálů a nádrží, které přicházejí do styku s ropnými látkami.

Kaly kontaminované ropnými látkami jsou na biodegradační plochu přijímány pouze v rypném stavu. Kontaminované stavební sutě a betony mají charakter úlomků nasáklých ropnými resp. dehtovými látkami.

Marius Pedersen používá standardizovaný seznam odpadů pro všechny biodegradační plochy.

Příklady využití biodegradace

Nizozemská společnost Paques b.v. vyvinula technologii BIOMET pro eliminaci kovů a síranů z kontaminovaných vod. Tato technologie byla použita například při čištění podzemních vod kontaminovaných v závodě na výrobu zinku.

Proces společnosti je dvoustupňový. V prvním stupni se z vody oddělují kovy ve formě sulfidů. Jako donor elektronů je použit ethanol. Ve druhém stupni se sulfidy oxidují na elementární síru. Výsledkem je snížení koncentrace síranů z 2 000 mg.l-1 na <0,3 mg.l-1.

Zařízení má kapacitu 7 000 m3.h-1. Proces pracuje od roku 1992. Podobné zařízení bylo instalován i v České republice.

Technologie biologické úpravy odpadů jsou široce rozšířeny a nejsou výjimečné. Jsou využívány při více aplikacích, například v procesech redukce síry a kovů.

Uvědomělá spotřebitelská rozhodnutí mohou významně ovlivnit zdraví naší planety. Výběrem biologicky rozložitelného zboží a obalů podporujete procesy, které minimalizují negativní dopad odpadu na životní prostředí. Nezapomeňte, že každý malý krok směrem k ekologickým řešením přispívá k ochraně naší planety pro budoucí generace!

tags: #biodegradace #co #to #je

Oblíbené příspěvky:

• Případová studie: Benešov
• Rostliny do polostínu: Výběr a péče
• Průvodce výběrem odpadkových košů Tesco
• Informace o svozu odpadu
• Emise vznětových motorů