Enzyme im Umweltmanagement

Die Lebensqualität auf der Erde ist untrennbar mit der Gesamtqualität der Umwelt verbunden. Das zunehmende Bewusstsein für die Umwelt, in der wir leben, führt zu einer intensiveren Suche nach alternativen, saubereren Technologien. Derzeit bestehen zwei grundlegende, umweltverschmutzungsbezogene Problemfelder: die Entsorgung der großen Mengen an Abfällen, die fortlaufend anfallen, sowie die Entfernung toxischer Verbindungen, die sich in den letzten Jahrzehnten an Deponiestandorten in Böden und Wassersystemen angereichert haben. Die Biotechnologie ist ein wesentliches Instrument zur Bewältigung dieser Herausforderungen, da sie neue Ansätze für das Verständnis, das Management, den Schutz, die Erhaltung und die Wiederherstellung der Umwelt bereitstellen kann, Schadstoffe in unbedenkliche Substanzen umwandelt, biologisch abbaubare Materialien aus erneuerbaren Quellen erzeugt und umweltverträgliche Herstellungs- und Entsorgungsprozesse entwickelt. Dieser Artikel widmet sich insbesondere dem Einsatz von Enzymen zur Unterstützung dieser Ziele.

Einsatz von Enzymen in der Abwasserbehandlung

Es wurde berichtet, dass eine große Anzahl von Enzymen aus verschiedenen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle in Anwendungen der Abwasserbehandlung spielt. Enzyme können gezielt auf schwer abbaubare Schadstoffe einwirken und diese durch Ausfällung sowie Umwandlung in andere Produkte entfernen. Darüber hinaus können sie die Eigenschaften eines bestimmten Abfalls so verändern, dass dieser besser behandelbar wird, oder zur Umwandlung von Abfallmaterial in Produkte mit Mehrwert beitragen. Die Immobilisierung erhöht die mechanische und thermische Stabilität der Enzyme und verringert zugleich die Wahrscheinlichkeit, dass Enzyme in die Lösung ausgewaschen werden.

Einsatz von Enzymen bei der Bioremediation fester Abfälle und von Böden

Feste organische Abfälle und kontaminierte Böden stellen eine weitere Herausforderung bei der Reinigung persistenter organischer Schadstoffe (POPs) dar. Freie Enzyme, die in die Materialien eingemischt werden, würden die bei Flüssigkeiten beobachteten Probleme hinsichtlich Enzymaktivität und -stabilität lediglich verstärken. Auf den Boden applizierte Enzyme interagieren mit den dort vorhandenen Partikeln spezifischer Beschaffenheit, was die Enzymeigenschaften – zum Guten wie zum Schlechten – verändern kann. Aufgrund der heterogenen Strukturen organischer Abfälle und erst recht der unterschiedlichen Bodentypen ist jedoch unter realen Bedingungen nicht vorhersagbar, was mit freien Enzymen geschieht. Eine Fermentation mit lebenden, enzymproduzierenden Organismen ist dann eine praktikablere und kostengünstige Alternative.

Enzymatische Behandlung zur Verbesserung der Abfallqualität

Aufgrund ihrer hohen Spezifität gegenüber einzelnen Spezies oder Stoffklassen können enzymatische Prozesse so konzipiert werden, dass sie gezielt ausgewählte Verbindungen adressieren, die für die Umwelt nachteilig sind. Kandidaten für diese Art der Behandlung sind in der Regel Verbindungen, die mit traditionellen Verfahren nicht effektiv oder nicht zuverlässig behandelt werden können. Alternativ kann eine enzymatische Behandlung als Vorbehandlungsschritt eingesetzt werden, um eine oder mehrere Verbindungen zu entfernen, die nachfolgende Downstream-Behandlungsprozesse beeinträchtigen können. Wenn beispielsweise inhibitorische oder toxische Verbindungen selektiv entfernt werden können, kann der Großteil des organischen Materials biologisch behandelt werden, wodurch die Behandlungskosten minimiert werden.

Zugehörige Dienstleistungen

Industrielle Enzymproduktion

Zugehörige Produkte

Umwelt- und Abfallmanagement

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