Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Industrial Bioprocesses > Bioremediation > Flashcards

Bioremediation Flashcards

1
Q

Welche Typen von Kontamination gibt es (Boden und Unterboden)

A
  • organic contaminants
  • inorganic contaminants
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Was sind Beispiele für organic contaminants?

A

o Polyaromatic hydrocarbon (PAH)
o Chlorinated hydrocarbon (CHC):
polychlorinated biphenyl (PCB), perchloroethylene (PCE), trichloroethylene (TCE), chloroform
o Phenolic compounds
o Herbicides
o Nitroaromatic explosives and plasticizers
o BTEX: benzene, toluene, ethylbenzene
and xylene

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Was sind Beispiele für inorganic contaminants?

A

o Ammonia
o Nitrate
o Heavy metals:
* Lead
* Arsenic
* Cadmium
* Radium
* Mercury
* Uranium

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Was ist am einfachsten zu bio-degradieren und was am schwersten von den organischen Kontaminationen?

A
  • Einfache Kohlenwasserstoffe und Erdölkraftstoffe die Abbaubarkeit nimmt mit zunehmendem Molekulargewicht und Verzweigungsgrad ab
  • Aromatische Kohlenwasserstoffe
    Verbindungen mit einem oder zwei Ringen sind leicht abbaubar, Verbindungen mit höherem Molekulargewicht weniger
  • Alkohole, Ester
  • Nitrobenzole und Ether werden langsam abgebaut
  • Chlorierte Kohlenwasserstoffe
    abnehmende Abbaubarkeit mit zunehmender Chlorsubstitution - hochchlorierte Verbindungen wie PCBs und chlorierte Lösungsmittel werden aerob nicht nennenswert abgebaut
  • Pestizide sind nicht leicht abbaubar
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Was sind Quellen von Kontaminationen?

A

▪ Industrielle Verschüttungen und Leckagen
▪ Lagertanks und Pumpen
▪ Mülldeponien
▪ Gräberfelder und Deponien
▪ Landwirtschaftliche Abwässer
▪ Militärische Aktivitäten
▪ Bergbau

eng.
▪ Industrial spills and leaks
▪ Storage tanks and pumps
▪ Landfills
▪ Burial areas and dumps
▪ Agricultural runoffs
▪ Military activity
▪ Mining

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Was ist ein berühmtes Beispiel einer Kontamination?

A

Exxon Valdez spill
- in Alaska 1989
- 41.6 Millionen Liter heavy oil gelangten ins Wasser

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Was ist Bioremediation?

A

Verfahren, bei dem Mikroorganismen, Grünpflanzen oder deren Enzyme eingesetzt werden, um gefährliche Schadstoffe in ungiftige Substanzen umzuwandeln und sie aus der Umwelt zu entfernen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Was sind die 3 Methoden, die bei dem Prozess der Bioremediation von MOs genutzt werden?

A
  • Biodegradation
  • Mineralization
  • Biotransformation
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Was sind Vorteile von Bioremediation?

A

✓ Kostengünstig (benötigt weniger Ressourcen und weniger Energie im Vergleich zu physikalischen/chemischen Sanierungen)
✓ Umweltfreundlich
✓ Geringer Wartungsaufwand
✓ Weniger/keine Ansammlung von gefährlichen Nebenprodukten

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Was sind Nachteile der Bioremediation?

A

× Zeitaufwendig
× Beschränkung auf biotransformierbare Schadstoffe
× schwer auf einen groß angelegten Feldeinsatz zu übertragen (Gemisch aus komplexen Schadstoffen)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Welche Kondition muss für die Biodegradierung gegeben sein und wodurch ist die Biodegradierungsrate kontrolliert?

A
  • Kondition: Schadstoffe müssen bioverfügbar sein
  • Die Geschwindigkeit und das Ausmaß des biologischen Abbaus werden durch einen “begrenzenden Faktor” (z. B. Nährstoffmangel oder Sauerstoffmangel)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Wie nutzen MOs Schadstoffe?

A

Verunreinigungen können als solche dienen:
- Primäres Substrat: ausreichend vorhanden, um die einzige Energiequelle zu sein
- Sekundäres Substrat: liefern Energie, sind aber nicht in hoher Konzentration verfügbar
- Co-Metaboles Substrat: der Abbau eines Schadstoffs durch ein Enzym oder einen Cofaktor, der während des mikrobiellen Stoffwechsels eines primären Substrats entstehen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

REMINDER: Was sind Elektronenakzeptoren?

A
  • aeroben Oxidation: ist der Akzeptor Sauerstoff
  • anaeroben Prozessen: ist der Akzeptor (mit abnehmender Effizienz): Nitrat, Mangan, Eisen und Sulfat
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Biodegradierung: Aerobic vs. Anaerobic

A
  • Wenn Sauerstoff der terminale Elektronenakzeptor ist, wird der Prozess als aerober biologischer Abbau bezeichnet.
  • Alle anderen biologischen Abbauprozesse werden als anaerober biologischer Abbau eingestuft.
  • In den meisten Fällen können die Bakterien nur einen terminalen Elektronenakzeptor verwenden.
  • Fakultativ aerobe Bakterien nutzen Sauerstoff, können aber in Abwesenheit von Sauerstoff auf Nitrat umschalten.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Welche Metabolismen von Bakterien sind aerob?

A
  • Oxidation
  • Co-Metabolismus
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Welche Metabolismen in Bakterien sind anaerob?

A

Denitrification
Manganese reduction
Iron reduction
Sulfate reduction
Methanogenesis

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Was degradieren aerobe Bakterien und was sind Beispiele für MOs?

A

Abbau von Pestiziden, Alkanen und PAHs
Pseudomonas, Bacillus

18
Q

Was degradieren anaerobe Bakterien und was sind Beispiele für MOs?

A

Abbau von PCBs, Trichlorethylen und Chloroform
Geobacter, Desulfovibrio

19
Q

Was degradieren Pilze? (Mycoremediation)

A

lange Moleküle
z.B. Aspergillus niger, White/brown rot fungus

20
Q

Hydrocarbon contaminants degradation pathways

A

Folie 18

21
Q

Wie sieht die Bioremediation von Schwermetallen aus?

A

Metalle müssen entweder in eine stabile Form umgewandelt oder entfernt werden, denn im Gegensatz zu organischen Verunreinigungen können sie nicht biologisch abgebaut werden

22
Q

Was sind Methoden für die Bioremediation von Schwermetallen?

A
  • Biosorption, die Sorption von Metall an der Oberfläche einer Zelle durch physikochemische Mittel
  • Biolaugung, die Mobilisierung von Schwermetallen durch die Eliminierung von organischen Säuren oder Methylierungsreaktionen
  • Biomineralisierung, die Immobilisierung von Schwermetallen durch die Bildung von unlöslichen Sulfiden oder Polymerkomplexen
  • Biotransformation (Oxidation, Reduktion)
  • Bioakkumulation
23
Q

Wann wurde Bioremediation zum ersten Mal genutzt?

A

1972 beim Sun Oil pipeline spill in Pennsylvania

24
Q

In welche 2 Teile werden Bioremediation Strategien aufgeteilt?

A
  • In-situ Bioremediation
  • Ex-situ Bioremediation
25
Q

In welche 2 Teile werden In-situ Bioremediation Strategien aufgeteilt?

A
  • Intrinsische Bioremediation
  • Engineered Bioremediation
26
Q

In welche 2 Teile werden Ex-situ Bioremediation Strategien aufgeteilt?

A
  • slurry phase Bioremediation
  • solid phase Bioremediation
27
Q

Was sind Beispiele für Engineered Bioremediation? (in-situ)

A

Biosparging
Bioventing
Bioslurping
Biostimulation
Bioaugmentation

28
Q

Was ist ein Beispiel für die Slurry phase Bioremediation?

A

Bioreaktor

29
Q

Was sind Beispiele für die Solid phase Bioremediation?

A

Biopiling
Land farming
Composting
Biofilter

30
Q

Was ist Bioventing?

A
  • Liefert Sauerstoff (und, falls erforderlich,
    Nährstoffe) unter Druck in die ungesättigten Zone über Luftinjektions- oder Entnahmebohrungen
  • Sauerstoff stimuliert die einheimischen
    Mikroben
  • Ein Gebläse oder Kompressor wird an den Luftversorgungsbrunnen angeschlossen
  • Förderung des aeroben Abbaus
31
Q

Was ist Biosparging?

A
  • Injektion von Luft/Nährstoffen zur Verbesserung die biologische Rolle der einheimischen Mikroben im Kulturwasser
  • Geeignet für Benzol, Toluol, flüchtige organische Verbindungen, chloriertes Ethan, PAK, Vinyl Chlorid
  • Erweitert die Sanierung auf die gesättigte Zone der Bodenmatrix
  • Niedrige Luftinjektionsrate ist ausreichend
32
Q

Was ist Biostimulation?

A
  • Zugabe von anorganischen Nährstoffen zu den kontaminierten Flächen (Phosphor, Stickstoff, Schwefel) oder organischen Stoffen (Säure, Alkohole)
  • Verbesserung der Effizienz der einheimischen Mikroben beim biologischen Abbau
  • Erforderliche Abbauaktivitäten der einheimischen Gemeinschaft
  • Umweltfaktoren begrenzen das Ausmaß der Sanierung
  • Umweltmanipulationen unterscheiden sich je nach Art der Verbindung und der Umwelt
33
Q

Was sind Beispiele für die Biostimulation?

A

o Hydrocarbons (oil, fuels) - aerobic - growth - use as C source/e-donor
o TCE - aerobic - cometabolic
o PCE/TCE - anaerobic - growth/cometabolic

34
Q

Was ist Bioaugmentation

A
  • Zugabe von exogenen Mikroben zur Verbesserung des Abbauprozesses
  • Verbesserung der Effizienz und der Geschwindigkeit des Prozesses
  • Hauptsächlich für die Behandlung stark kontaminierter Standorte verwendet
  • Identifizierung der vorhandenen mikrobiellen Gemeinschaften, der Schadstoffe und ihrer
    Konzentration ist notwendig
  • Motivation: Die Aktivität ist nicht vorhanden bzw. wird durch Biostimulanzien allein nicht wirksam erreicht
35
Q

Was ist Composting?

A
  • Durchgeführt unter Verwendung von Füllstoffen (Stroh, Dung, landwirtschaftliche Abfälle, Holzabfälle)
  • Das beste Ergebnis ist nach etwa 20 Tagen zu sehen.
  • Temperaturbereich bei 45°C - 65°C
  • Normalerweise werden einheimische Mikroorganismen verwendet
  • Maximale Abbauleistung wird durch Aufrechterhaltung der Sauerstoffzufuhr erreicht (z.B. tägliches Wenden der Schwaden), Bewässerung nach Bedarf, und die genaue Überwachung von Feuchtigkeitsgehalt und Temperatur
36
Q

Was ist Land farming?

A
  • Der kontaminierte Boden wird ausgehoben und auf einer Unterlage ausgebreitet; das Sickerwasser wird aufgefangen.
  • Regelmäßig gemischt, um die Belüftung zu verbessern
  • Abbau durch die einheimische Mikrobe
  • Führt mehr Verflüchtigung als Abbau durch (leichtere Kohlenwasserstoffe verflüchtigen sich leicht)
37
Q

Was ist Biopiling?

A

Combination of land farming and composting

38
Q

Was sind Faktoren, die die (soil) Bioremediation affekten können?

A

Mikrobiell: Growth, Survival, Molekular nature
Prozess: Aerob vs Anaerob
Schadstoffe: Toxizität, Stabilität, chem. Struktur
Umwelt: pH, Nature of Soil, Verfügbarkeit Nährstoffe
Mass transfer limitations
Bioavailability of contaminant
Co-Metabolismus

39
Q

Welche Faktoren beachtet man bei der Wahl einer Methode?

A
  • Nature of pollutant
  • Concentration of pollutant
  • Type of environment
  • Geographical location
  • Cost of remediation technique
  • Depth of contaminant
  • Environmental policies
40
Q

Was sind recent approaches?

A
  • Genetically engineered microorganisms
    o Enzyme-tailoring and DNA-shuffling
    o Construction of bacteria with multiple pathways
  • Addition of oxygen releasing compounds
  • Combining chemo/physical remediation with bioremediation
  • Biosurfactant applications to increase bioavailability
  • Use of nanoparticles in soil–water bioremediation processes

Industrial Bioprocesses (11 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions