Hóa vi sinh giải độc môi trường các bãi rác thải công nghiệp

Cặp hóa chất độc hại TCE và perchlorate

Khoảng 50 triệu người Mỹ sống trong vòng 3 dặm xung quanh những bãi rác thải này, nằm trong nguy cơ nhiễm và gia tăng bệnh ung thư cùng các bệnh nghiêm trọng khác khó điều trị khác.

Khử nhiễm độc các khu xả rác thải là một vấn đề bức thiết nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng, nhưng quy trình này phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật rất nghiêm trọng. Một trong những khó khăn đặc biệt là trung hòa một cặp hóa chất clo được gọi là TCE và perchlorate.

TCE đã được sử dụng rộng rãi như một chất tẩy dầu mỡ và perchlorate trong sản xuất các loại nhiên liệu.

Do sự phụ thuộc lớn vào những hóa chất này trước đây và xả thải không qua xử lý, những chất hóa học này thẩm thấu vào môi trường, gây ra những mối đe dọa nguy hiểm đối với sức khỏe con người và những hệ sinh thái xung quanh.

Xử lý sinh học để vô hiệu hóa các hóa chất có độc tính cao này, đặc biệt là khi chúng lẫn trong các hỗn hợp khác nhau, từ lâu trở thành một thách thức khó khăn đối với các nhà khoa học môi trường.

Hóa chất clo tồn tại lâu dài trong môi trường, gây ô nhiễm hệ thống nước sinh hoạt và hủy hoại môi trường sống tự nhiên, lẫn vào chuỗi cung cấp thực phẩm, từ đó gây bệnh cho con người.

Kết hợp giữa phản ứng vi sinh và phi sinh học

Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Công nghệ Sinh học Môi trường Biodesign Swette thuộc Đại học Arizona Mỹ đã khám phá ra những phương pháp mới nhằm loại bỏ những hóa chất độc hại, từ các bãi rác thải thẩm thấu vào môi trường.

Họ đã sử dụng Fe0 kết hợp với các mẫu nuôi cấy vi sinh vật, có chứa một loại vi khuẩn bất thường được gọi là Dehalococcoides mccartyi được thêm vào những mẫu đất và nước ngầm từ vùng đất gần bãi thải Superfund bị ô nhiễm ở Goodyear, Arizona.

Địa bàn bị ô nhiễm này trước đây là nơi diễn ra các hoạt động sản xuất quốc phòng và hàng không vũ trụ.

Các nhà khoa học phát hiện được, vi khuẩn Dehalococcoides có thể hoạt động kết hợp với Fe0, được gọi là sắt không hóa trị. Nghiên cứu mới cho thấy những điều kiện mà Fe0 kết hợp Dehalococcoides cùng những vi khuẩn khác có thể chuyển đổi hiệu quả TCE và perchlorate thành những sản phẩm cuối cùng lành tính hoặc ít độc hại hơn sau quá trình phân hủy sinh học vi sinh vật, như etilen. Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Khoa học & Công nghệ Môi trường.

Trên cơ sở lý thuyết, kỹ thuật này ngăn chặn phản ứng thoái hóa TCE bằng cách làm đình trệ giữa chừng quá trình. Khi phản ứng thoái hóa diễn ra hoàn chỉnh, sản phẩm tạo thành sẽ là cặp hóa chất, cis-DCE và vinyl clorua chứ không phải là etilen. Sản phẩm này gây nguy hiểm nặng nề cho môi trường, vì vinyl clorua được công nhận là chất gây ung thư rất mạnh.

Nhưng nếu sử dụng nồng độ thấp của Fe0 già với vi khuẩn Dehalococcoides, phản ứng thoái hóa TCE và perchlorate sẽ tạo thành các sản phẩm ion ethene và clorua vô hại.

Nghiên cứu cũng chứng minh rằng, nồng độ cao của Fe0 ức chế sự khử TCE và perchlorate và sắt đen (Fe2 +), một sản phẩm oxy hóa của Fe0 làm chậm đáng kể phản ứng khử TCE thành etilen.

Sơ đồ phân hủy chất độc hóa học trên bãi rác thải công nghiệp.

Kết quả nghiên cứu mở đường cho các giải pháp vi sinh vật tiên tiến để giải quyết ô nhiễm môi trường từ những hóa chất độc hại không chỉ trên bãi thải Superfund mà còn có thể là hướng nghiên cứu để xử lý các bãi thải trên toàn nước Mỹ và thế giới.

Nguồn: Khoa học & Đời sống