Enzyme in der Umweltverwaltung

Die Lebensqualität auf der Erde ist untrennbar mit der allgemeinen Qualität der Umwelt verbunden. Das zunehmende Bewusstsein für die Umwelt, in der wir leben, führt zu einer intensiveren Suche nach alternativen, saubereren Technologien. Derzeit gibt es zwei grundlegende, umweltbezogene Probleme: die Entsorgung der großen Mengen an Abfällen, die ständig produziert werden, und die Entfernung toxischer Verbindungen, die sich in den letzten Jahrzehnten an Deponien, in Böden und in Wassersystemen angesammelt haben. Die Biotechnologie ist ein wesentliches Werkzeug zur Bewältigung dieses Problems, da sie neue Ansätze für das Verständnis, das Management, den Erhalt und die Wiederherstellung der Umwelt bieten kann, Schadstoffe in harmlose Substanzen umwandelt, biologisch abbaubare Materialien aus erneuerbaren Quellen erzeugt und umweltfreundliche Herstellungs- und Entsorgungsprozesse entwickelt. Dieser Artikel widmet sich speziell dem Einsatz von Enzymen, um diese Ziele zu erreichen.

Anwendung von Enzymen in der Abwasserbehandlung

Eine große Anzahl von Enzymen aus verschiedenen Mikroorganismen spielt eine entscheidende Rolle bei Anwendungen in der Abwasserbehandlung. Enzyme können gezielt auf schwer abbaubare Schadstoffe einwirken und diese durch Ausfällung und Umwandlung in andere Produkte entfernen. Sie können auch die Eigenschaften eines bestimmten Abfalls so verändern, dass er leichter behandelbar ist oder zur Umwandlung von Abfallmaterial in wertschöpfende Produkte beiträgt. Die Immobilisierung erhöht die mechanische und thermische Stabilität der Enzyme und verringert gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit, dass Enzyme in die Lösung auslaugen.

Anwendung von Enzymen bei der Bioremediation von festen Abfällen und Böden

Feste organische Abfälle und kontaminierte Böden stellen eine weitere Herausforderung bei der Reinigung von POPs dar. Frei zugesetzte Enzyme in den Materialien verstärken nur die Probleme bezüglich Enzymaktivität und -stabilität, die in Flüssigkeiten beobachtet werden. Enzyme, die auf den Boden aufgebracht werden, interagieren mit den dort vorkommenden Partikeln spezifischer Natur, was die Eigenschaften der Enzyme – sowohl zum Besseren als auch zum Schlechteren – verändern kann. Heterogene Strukturen organischer Abfälle und noch mehr die unterschiedlichen Bodentypen machen es jedoch unvorhersehbar, was mit den freien Enzymen unter realen Bedingungen geschieht. Die Fermentation mit lebenden, enzymproduzierenden Organismen ist daher eine praktikablere und kostengünstigere Alternative.

Enzymatische Behandlung zur Verbesserung der Abfallqualität

Aufgrund ihrer hohen Spezifität für einzelne Spezies oder Stoffklassen können enzymatische Prozesse so gestaltet werden, dass sie gezielt ausgewählte, umweltschädliche Verbindungen angreifen. Verbindungen, die für diese Art der Behandlung in Frage kommen, sind in der Regel solche, die mit herkömmlichen Techniken nicht effektiv oder zuverlässig behandelt werden können. Alternativ kann die enzymatische Behandlung als Vorbehandlung eingesetzt werden, um eine oder mehrere Verbindungen zu entfernen, die nachfolgende Behandlungsprozesse stören könnten. Wenn beispielsweise hemmende oder toxische Verbindungen selektiv entfernt werden können, könnte der Großteil des organischen Materials biologisch behandelt werden, wodurch die Behandlungskosten minimiert werden.

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Industrielle Enzymproduktion

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Umwelt- und Abfallmanagement

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