Βιοτεχνολογικοί τρόποι διάσπασης πετρελαιοκηλίδων

Σημαντική απειλή για τα θαλάσσια οικοσυστήματα αποτελεί η ρύπανση τους από το πετρέλαιο εξαιτίας ποικίλων ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Βιομηχανικά και άλλα απόβλητα, οι διαρροές των πετρελαιοπηγών, των διυλιστηρίων και των δεξαμενόπλοιων, οι αποπλύσεις των δεξαμενών των πετρελαιοφόρων και ναυάγια που συμβαίνουν σε δεξαμενόπλοια ρυπαίνουν τις θάλασσες με πετρέλαιο και διαμορφώνουν δυσμενείς συνθήκες για την επιβίωση των οργανισμών. Πληθυσμοί ψαριών εξαφανίζονται και οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί μειώνονται καθώς οι πετρελαιοκηλίδες εμποδίζουν τη διέλευση του ηλιακού φωτός στα υποκείμενα υδάτινα στρώματα. Η διαταραχή της ισορροπίας του οικοσυστήματος είναι προφανής και οι συνέπειές της στην αλιεία καταστροφικές. Παράλληλα είναι πιθανή η μεταφορά τοξικών ουσιών στον ανθρώπινο οργανισμό από αλιευόμενα ψάρια που τρέφονται κοντά σε πετρελαιοκηλίδες.

Ο φυσικός τρόπος διάσπασης των πετρελαιοκηλίδων περιλαμβάνει το μεταβολισμό των οργανικών τους ενώσεων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό, διεργασία που αναλαμβάνει ποικιλία θαλάσσιων μικροοργανισμών (βακτήρια και μύκητες). Ωστόσο η παραπάνω διαδικασία είναι συνήθως ιδιαίτερα αργή και εξαρτάται από τους ρυθμούς ανάπτυξης των μικροοργανισμών που με τη σειρά τους επηρεάζονται από ποικιλία παραγόντων όπως η θερμοκρασία, αύξηση της οποίας ευνοεί την αποικοδόμηση και η διαθεσιμότητα οξυγόνου και θρεπτικών ουσιών. Ο ρυθμός διάσπασης μιας πετρελαιοκηλίδας ποικίλει επίσης ανάλογα με τη σύστασή της που εξαρτάται από την προέλευση και την κατεργασία που υφίσταται το πετρέλαιο.

Ο χρόνος που απαιτείται για τη διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την εφαρμογή βιοτεχνολογικών μεθόδων. Στην κατεύθυνση αυτή απαραίτητος είναι ο εντοπισμός και η απομόνωση στελεχών βακτηρίων με υψηλούς αναπαραγωγικούς ρυθμούς που τρέφονται από υδρογονάνθρακες - συστατικά του πετρελαίου. Τα στελέχη αυτά συλλέγονται από περιοχές που έχουν υποστεί ρύπανση, καλλιεργούνται εργαστηριακά και απελευθερώνονται στην περιοχή της πετρελαιοκηλίδας. Μικροοργανισμοί έχουν χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό υδάτινων συστημάτων έπειτα από ρύπανση με ακάθαρτο πετρέλαιο, πενταχλωροφαινόλη, βενζένιο και άλλους αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Ο μικροοργανισμός Pseudomonas putita διαθέτει πλασμίδιο στο οποίο εδράζονται γονίδια που του δίνουν τη δυνατότητα να μεταβολίζει βενζόλιο, ξυλένιο ή τολουένιο.

Εικόνα 1. Το 1989 το ναυάγιο του πετρελαιοφόρου Exxon Valdez στον κόλπο Prince William Sound της Αλάσκα υπενθύμισε στις σύγχρονες κοινωνίες το κόστος της κατανάλωσης 60 εκ. βαρελιών πετρελαίου την ημέρα...

Το απορρυπαντικό έργο των βακτηρίων διευκολύνεται με την προσθήκη κατάλληλων θρεπτικών συστατικών, όπως το άζωτο και ο φώσφορος, που επιταχύνει την ανάπτυξή τους. Η πρώτη εφαρμογή της παραπάνω μεθόδου, της προσθήκης δηλαδή θρεπτικών συστατικών στην περιοχή της πετρελαιοκηλίδας, συνδέθηκε με τη βύθιση του δεξαμενόπλοιου Exxon Valdez και τη μεγάλη διαρροή πετρελαίου στην Αλάσκα το 1989 και ήταν επιτυχής (εικ. 1). Η διάσπαση του πετρελαίου επιταχύνθηκε κατά 4 περίπου φορές σε μια περίοδο 30 ημερών.

Με τη γενετική τροποποίηση των βακτηρίων εργαστηριακά μπορούν να παραχθούν στελέχη ακόμα πιο αποτελεσματικά στη διάσπαση του πετρελαίου. Κατάλληλα επιλεγμένα βακτήρια μπορούν να αποικοδομήσουν το 70% μιας πετρελαιοκηλίδας μέσα σε πέντε εβδομάδες, διαδικασία που στη φύση θα ολοκληρωνόταν σε πενήντα πέντε χρόνια! Ωστόσο η αξιοποίηση γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων για απορρυπαντικούς σκοπούς είναι απαραίτητο να συνοδεύεται από αυστηρούς ελέγχους. Τα βακτήρια που επιλέγονται πρέπει να παρουσιάζουν χαμηλή συχνότητα μεταλλάξεων, δεν πρέπει να είναι παθογόνα για τον άνθρωπο και άλλους οργανισμούς και δεν πρέπει να παράγουν τοξικές ουσίες κατά την αποικοδόμηση του πετρελαίου. Το 1980 ένα βακτήριο που διασπά το πετρέλαιο ήταν το πρώτο που κατοχυρώθηκε νομικά με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.

Ο βιοτεχνολογικός τρόπος διάσπασης του πετρελαίου είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός συγκρινόμενος με τη μέχρι πρότινος χρήση τοξικών ή μη απορρυπαντικών για τον ίδιο σκοπό. Τα απορρυπαντικά αυτά εμποδίζουν τη φυσική διεργασία διάσπασης του πετρελαίου μετατρέποντάς το σε γαλάκτωμα. Ορισμένοι όμως οργανισμοί τρέφονται από το γαλακτωματοποιημένο αυτό πετρέλαιο με αποτέλεσμα την εισαγωγή του στα θαλάσσια τροφικά πλέγματα και τις καταστροφικές συνέπειες που αυτή επιφέρει στο οικοσύστημα. Η χρήση των συγκεκριμένων απορρυπαντικών δημιουργούσε ουσιαστικά έναν φαύλο κύκλο ανάμεσα στην πετρελαϊκή ρύπανση και στην εφαρμοζόμενη πρακτική απορρύπανσης.

Εικόνα: www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/ trabajos/exxon/mareas.htm