CÔNG NGHỆ VSV HIỆN ĐẠI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG & PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ppt

 Một số hợp chất được sử dụng để phát hiện sự ô nhiễm trong nguồn nước  Cytochrome P450A  carbohydrate thơm và dioxin  Methallothionine  kim loại  Chỉ thích hợp nước thải có mức độ

Công nghệ gene và bảo vệ môi trường

Công nghệ tế bào và bảo vệ môi trường

Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường

Công nghệ sản xuất sạch

Vi sinh vật thân thiện với môi trường

Ứng dụng công nghệ chuyển gene để tạo các biosensor

 Một số hợp chất được sử dụng để phát hiện sự ô nhiễm trong nguồn nước

 Cytochrome P450A  carbohydrate thơm và dioxin

 Methallothionine  kim loại

 Chỉ thích hợp nước thải có mức độ ô nhiễm lớn

 sử dụng các cảm biến sinh học

Gene chứa các yếu tố đáp ứng với estrogen

Gene chỉ thị khối u  carcinogene

Là công nghệ nuôi tế bào trong môi trường nhân tạo

 thay đổi theo ý muốn con người nhằm mục đích tạo ra chế phẩm và thành phần sinh vật sản xuất, cải tạo giống hoặc tạo giống mới

Sử dụng công nghệ tế bào kết hợp công nghệ gene  một loạt giống cây trồng mới có sản lượng cao, chất lượng tốt, kháng bệnh, tạo các chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học

Gồm các nhóm enzyme

Oxidoreductase,

Hydrolase,

Các enzyme khác

Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11

Các enzyme oxidase thuộc phân lớp EC 1.1

Một số enzyme phân lớp khác: polyphenol oxidase

Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11

Cùng với các enzyme peroxidase, manganese peroxidase  phát hiện một số kim loại như Hg+2,

Pb+2, Cd+2, Cr+6, Mn+2

Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11

HRP (Horseradish peroxidase)

Có thể xúc tác phản ứng oxy hóa phổ rộng gồm:

 các hợp chất thơm độc: biphenol, aniline, benzidine

 các hợp chất thơm dị vòng như hydroxyquinoline và arylamine

 carcinogen như benzidine và naphthylamine

Sản phẩm  polymer hóa  kết tủa  loại bỏ qua quá trình lắng đọng hoặc lọc

Phù hợp với xử lý nước thải vì không bị biến tính ở phổ rộng pH và nhiệt độ

Các enzyme phân giải lignin

Lignin là một polysaccharide của thành tế bào thực vật, là một polymer có rất nhiều vòng thơm  không

ưa nước  rất khó phân hủy

Về cấu tạo, lignin gồm các mạch phenylpropanoid phức tạp không đồng nhất  việc phân hủy sinh học lignin cần phải có hệ enzyme oxy hóa mạnh

Hai enzyme có hoạt tính mạnh có khả năng phân giải lignin là

 Ligninase (lignin peroxidase)

 Manganese peroxidase

Các enzyme phân giải lignin

Các enzyme phân giải lignin

Ứng dụng để xử lý rác thải nguy hiểm, khó phân hủy

Các enzyme oxidase

L – galactonolactone oxidase

 Là enzyme xúc tác phản ứng đặc hiệu là phản ứng oxy hóa L-galactono-1,4-lactone thành L-ascorbate

L-galactonolactone oxidase từ nấm men Candida

norvegensis có thể được dùng để biến galactose từ quá

trình thuỷ phân lactose trong dịch sữa chua thành axit ascorbic

L- Enzyme này đã được thử nghiệm xử lý nước thải của nhà máy chế biến sữa

Tyrosinase được cố định vẫn giữ được hoạt tính sau

10 ngày

Các enzyme thủy phân amylose

Các enzyme thủy phân cellulose

Các enzyme thủy phân pectin

Các enzyme thủy phân protein

Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen

Nhờ vào hệ enzyme amylase gồm 4 enzyme là  - amylase,  - amylase, amylose 1,6 – glucosidse, glucoamylase

Có ý nghĩa quan trọng trong việc phân hủy phế thải chứa các nguồn tinh bột từ các làng nghề làm bún, bánh đa, bánh cuốn, chế biến nông sản ngô, khoai, sắn

Được phân giải nhờ vào hệ enzyme cellulase gồm có

4 enzyme: Enzyme C1 (cellobiose dehydrolase), endoglucanase, exoglucanase và  - glucosidase

Ứng dụng để xử lý chất thải từ các nhà máy giấy  thu được ethanol

Pectin là heterosaccharide của thành tế bào thực vật,

có cấu tạo mạch dài tạo nên bởi các đơn vị monosaccharide, gồm các liên kết (1,4)-α-D-galacturonic acid và các methyl ester

Là thành phần rất khó phân hủy Dựa vào nấm mốc A

japonicus người ta đã tách được enzyme pectinase và

pectinesterase có khả năng phân hủy pectin

Chia làm 2 loại: haloalkane dehalogenase và haloacid dehalogenase

Atrazine là một chất độc diệt cỏ hầu như hoàn toàn không tan trong nước (33 mg/lít), nhưng nồng độ cho phép trong nước là 0,2 mg/lít

Pseudomonas sp strain ADP có khả năng chuyển hoá

atrazine do tiết ra Atrazine chlorohydrolase xúc tác phản ứng chuyển hoá atrazine biến atrazine độc, không tan thành các sản phẩm tan được và không độc

Enzyme tham gia vào quá trình khử kim loại nặng – As

Enzyme tham gia xử lý các chất có hoạt tính bề mặt

Enzyne xử lý chất thải cyanur, cyanid hydratase

Con người tiếp xúc với arsen thông qua không khí, thức ăn và nước uống Lượng arsen đi vào cơ thể hẳng ngày khoảng 20 – 300 μg với 25% là arsen vô cơ, còn lại là hữu cơ

Các dạng arsen hữu cơ như arsenocholin, arsenobetain tương đối không độc còn các dạng arsen vô cơ lại rất độc

Nguyên tắc của việc xử lý: chuyển hóa arsenite (hóa trị III) thành arsenate (hóa trị V) hoặc chuyển dạng arsen vô cơ thành dạng hữu cơ

Enzyme arsenate reductase (còn gọi là arsenite

oxidase) từ chủng Alcaligenes faecalis, xúc tác cho

phản ứng chuyển hoá Arsenite (hoá trị III) rất độc thành Arsenate (hoá trị V) ít độc hơn [36],

Arsenate reductase (donor) (còn gọi là glutaredoxin),

từ chủng Chrysiogenes arsenatis xúc tác phản

ứng chuyển hoá arsenite

Là các chất hữu cơ có tính phân cực mạnh và là thành phần cơ bản của chất tẩy rửa

Alkylsulfatase từ Pseudomonas putida hoặc từ

Pseudomonas aeruginosa có thể làm giảm hiệu suất các

chất có hoạt tính bề mặt Enzyme này đặc hiệu với các gốc alkyl sulfate, và có thể phá huỷ hoàn toàn gốc alkyl sulfate, alkyl ethoxy sulfate hoặc aryl sulfonate trong các chất có hoạt tính bề mặt

Tuy nhiên, trên thực tế, enzyme này không thể phân hủy alkane sulfonate Nói chung, alkylsulfatase hứa hẹn một ứng dụng trong tương lai về việc xử lý một phạm

vi rộng các chất có hoạt tính bề mặt có trong nước thải

Cyanur là sản phẩm trung gian của các quá trình tổng hợp tơ sợi, cao su, dược liệu, quặng mỏ, mạ kim

Một số loài thực vật, VSV có khả năng sinh ra cyanur

Cyanur ức chế quá trình trao đổi chất  gây chết người và sinh vật khác

Cyanide hydratase hoặc formamide hydrolyase là một enzyme có khả năng chuyển hoá cyanide trong nước thải công nghiệp thành amoniac và formate thông qua một bước phản ứng

Cyanide hydratase được phân lập từ một vài loại nấm

và được tạo ra từ nấm khi nồng độ cyanur thấp

Một số vi khuẩn gram âm có khả năng sản xuất ra enzyme cyanidase có ái lực, độ bền cao, có khả năng loại bỏ cyanur ở nồng độ rất thấp

Hoạt tính của cyanidase không bị ảnh hưởng bởi các ion thông thường có mặt trong nước thải (ví dụ như

Fe2+, Zn2+ và Ni2+), hay bởi các chất hữu cơ như acatat, formamide, acetamide và acetonitrile

pH tối ưu trong khoảng 7.8-8.3 và mất hoạt tính hoàn toàn, không phục hồi khi pH cao hơn 8.3

Công nghệ lên men đã có lịch sử lâu đời và thu được nhiều thành tựu đáng kể

Công nghệ lên men được ứng dụng để sản xuất các chế phẩm vi sinh ứng dụng trong xử lý môi trường

Bao gồm các công nghệ như lên men chìm, lên men bán rắn …

Sản xuất sạch là công nghệ sản xuất giảm thấp tiêu hao vật liệu và năng lượng nhằm ngăn chặn có hiệu quả vật ô nhiễm và phế thải

Công nghệ sản xuất sạch là một chuyển biến của kỹ thuật sản xuất khống chế ô nhiễm công nghiệp

Công nghệ sản xuất sạch bao gồm nhiều lĩnh vực như khai thác mỏ, luyện kim bằng vi sinh vật, khai thác dầu mỏ bằng vi sinh vật, sản xuất hóa chất bằng vi sinh vật

Chất ngưng kết vi sinh vật

Phân bón vi sinh

Thuốc trừ sâu sinh học

Là một chất xử lý nước thải mới, hiệu quả cao, không độc, không gây ô nhiễm trở lại, không chỉ ngưng kết nhanh mà còn làm mất màu nước thải, đặc biệt có hiệu quả đối với chất thải có nồng độ cao

Chất ngưng kết VSV là một loại quan trọng của chất ngưng kết cao phân tử sinh vật thiên nhiên do có nhiều VSV sinh trưởng nhanh, dễ sản xuất công nghiệp,

Đặc trưng của chất ngưng kết vi sinh vật

Tính năng phân giải nhanh

Không độc, không có hại

Không gây hiện tượng ô nhiễm lần sau

Ứng dụng rộng rãi trong thực tế

Làm mất màu nhanh

Giá thành thấp

Là chế phẩm đặc hiệu của vi sinh vật sống có hiệu quả làm phân bón Trong quá trình sống, chúng sẽ tăng cường cung cấp dinh dưỡng

Phân vi sinh gồm nhiều loại như vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn nốt sần cây họ Đậu

Phân vi sinh vật có nhiều ưu điểm như độ phì tốt, hiệu quả lâu, không độc hại, không có tác dụng phụ, không gây ô nhiễm môi trường, giá thành thấp

Thuốc trừ sâu vi khuẩn

Thuốc trừ sâu virus

Thuốc trừ sâu bằng nấm

Thuốc diệt cỏ vi sinh vật

Chất hoạt tính bề mặt vi sinh vật

Thuốc trừ sâu vi khuẩn

Chế phẩm thuốc trừ sâu vi khuẩn được sử dụng nhiều

nhất là Bt (Bacillus thuringensis)

Sâu bệnh có khả năng kháng rất chậm, sau 25 lứa sẽ

có 1 lứa kháng thuốc  thay thuốc hoặc tăng nồng độ

Có thể sử dụng kết hợp với thuốc hóa học

Thuốc trừ sâu virus

Hai loài virus được sử dụng làm chế phẩm là NPV (virus đa diện kiểu nhân) và GV (virus thể hạt)

Phương pháp sản xuất là nuôi trên tế bào sống của côn trùng và mô tế bào

Hiện nay vấn đề chủ yếu là giá thành sản xuất và tính

ổn định trên đồng ruộng

Thuốc trừ sâu bằng nấm

Là thuốc trừ sâu có sản lượng nhiều sau vi khuẩn

So với vi khuẩn, chúng có 2 ưu điểm:

 Phạm vi vật chủ rộng, có thể lây nhiễm nhiều loại côn trùng

 Có thể giết chết nhiều loại chích hút như ve, rệp sáp

Nhược điểm:

 Lượng dùng lớn, giá thành cao

 Thời gian bảo quản sản phẩm thấp

Thuốc diệt cỏ vi sinh vật

Chế phẩm VSV gây bệnh cho cỏ dại  không theo kịp thuốc hóa học

Streptomyces có thể ức chế cỏ dại, không ảnh hưởng

đến vườn cây  có thể được ứng dụng

Có thể làm thuốc chữa bệnh như Rhodococus

erythropolis, Pseudomonas có thể được sử dụng để

chữa bệnh do virus

 Anh (chị) cho biết vai trò và ứng dụng của vi sinh vật trong bảo vệ môi trường và xử lý môi trường