Anammox

A biokémia , „  anammox  ” rövidítés anaerob oxidációja az ammónium- NH 4 +.( "  Year aerobic amm onium ökör idation  " angol nyelven). Ez egy fontos mikrobiális anyagcsere út a nitrogén körforgásában . Azokat a baktériumokat, amelyek ezt a folyamatot végrehajtják, 1999-ben azonosították, és akkoriban meglepetést okoztak a tudományos közösség számára. Ez a fajta reakció sok természetes környezetben zajlik. A Delft Műszaki Egyetem által kifejlesztett ammónium eltávolító módszert szintén anammox néven forgalmazzák .

In vivo megfigyelés

A biológiai folyamatban az ammónium- kation NH 4 +oxidálja a nitrit anion NO 2 -hogy nitrogént kapjon N 2. Ez a folyamat az óceánokban keletkező nitrogén 50% -át teszi ki. Ezért fontos nitrogénelnyelő, amely így korlátozza az óceánok elsődleges termelését. A globális reakció meg van írva:

NH 4 ++ NO 2 -N 2+ 2 H 2 O.

A baktériumok végzik a anammox folyamat tartozik a bakteriális törzs Planktomycetes , legismertebb nemzetségek, amelyek Planctomyces és Pirellula . Jelenleg az anammox baktériumok öt nemzetségét (ideiglenesen) határozták meg: édesvízi fajok esetében Brocadia , Kuenenia , Anammoxoglobus és Jettenia , tengeri fajok esetében Scalindua .

Az anammox baktériumok sajátosságai

Az Anammox baktériumokat számos figyelemre méltó tulajdonság jellemzi.

A víz hőmérséklete

Az anammox folyamatot kezdetben 20  ° C és 43  ° C közötti hőmérsékleten figyelték meg , de újabban 36  ° C és 52  ° C közötti meleg forrásokban és az Atlanti-óceán közepén található gerinc mentén elhelyezkedő hidroterm szellőzőkben figyelték meg. közötti hőmérsékleten 60  ° C és 85  ° C-on .

Alkalmazás szennyvízkezelésre

A módszer anammox részt vesz a megszüntetése a ammónium a szennyvíz és a két különálló folyamatok. Az első lépés az ammónium fele részleges nitrifikálása ( nitrozálása ) baktériumokkal, például Nitrosomonas-szal  :

4 NH 4 ++ 3 O 2→ 2 NH 4 ++ 2 NO 2 -+ 4 H + + 2 H 2 O.

Az Anammox baktériumok ezután átalakíthatják az ammónium NH 4 + -tés nitrit NO 2 -a nitrogén N 2és körülbelül 15% NO 3 nitrát - :

NH 4 ++ NO 2 -N 2+ 2 H 2 O.

Mindkét folyamat végbemehet egyetlen reaktorban, ahol a két céhek baktériumok alkotják, kompakt szemcséket.

Az Anammox-eljárás ígéretes alternatívát jelent a szennyvíztisztító telepekben alkalmazott hagyományos nitrogén- eltávolítási technikákkal szemben . Éppen ezért már több szabadalmat is benyújtottak az anammox eljárás tulajdonságait felhasználva. A szennyvíztisztító telep biológiai kezelési lépéseiben jelenlévő mikrobiális flórával ellentétben a Brocadia anammoxidans nemzetség baktériumai képesek oxigéntől eltekinteni, sőt szén-dioxidot (üvegházhatást okozó gáz) is fogyasztanak . A tavak költséges levegőztetése ezért csökkenthető, ezáltal akár 88% -kal is csökkenthetők a kezelési költségek és a CO 2 -kibocsátás . Az új folyamatok kifejlesztése az 1990-es években végzett kutatásokon alapul, amelyek a nitrifikációs / denitrifikációs folyamatok mikrobiológiai aktivitására összpontosítanak, különös tekintettel a nitrogén hozzáférhetőségét gátló mechanizmusokra. Kiemelést érdemel a Bécsben (Nowak und Svardal, 1993; Nowak, 1996), Delftben (van Niel et al., 1993; van Loosdrecht und Jetten, 1998) és Hannoverben (Abeling, 1994; Hippen, 1999) végzett munka. itt.idézett. Ezeket a felfedezéseket Rotterdamban 2006 eleje óta alkalmazzák . Németországban az Anammox folyamatokat 2000-től kezdve alkalmazták különféle tisztítóművekben, azonban ezek még mindig csak a szennyvizek egy részének (például iszapfolyadék) kezelésére korlátozódtak. Eddig különféle rendszerek állnak rendelkezésre a piacon ehhez az alkalmazáshoz. Az elkövetkező években a teljes körű létesítményekben végzett kísérletek megsokszorozódása lehetővé teszi annak bemutatását, hogy a szennyvíztisztító telep üzemeltetésének műszaki és gazdasági követelményei mennyiben szolgálják ki. Az Anammox-eljárás valamennyi előkezelt vízre történő alkalmazására eddig csak egyetlen alkalmazás vonatkozott Ausztriában , a Strass szennyvíztisztító telepén (Val de Ziller ). Az érdeklődés itt is az oxigénellátási szükségletek csökkentésében és a CO 2 -kibocsátás elkerülésében rejlik . A kihívás ebben az esetben az anammox baktériumok szaporodásának ideális körülményeinek összehangolása (például a kezelt víz hőmérséklete, az iszap kora stb.).

Ökológiai érdek

Nitrifikációs / denitrifikációs (lépésenkénti átalakítását az ammónia a nitritek majd a nitrátok majd a légköri nitrogén keresztül bakteriológiai aktivitását anoxiás állapotban ) már régóta tekintik az egyetlen forrása a felszabaduló nitrogén levegőből. Az ammónium anaerob baktériumok általi oxidációjának felfedezése ezért széles következményekkel jár a nitrogén körforgásának tudományos megértése szempontjából. Az anammox folyamat új dimenziót ad az óceánok nitrogénforgalmának.

Lásd is

Megjegyzések és hivatkozások

  1. (in) Laura A. van Niftrik, John A. Fuerst Jaap S.Sinninghe Damsté, J.Gijs Kuenen, Mike SM Jetten és Marc Strous , The anammoxosome: an intracytoplasmic compartment in anammox baktériumok  " , FEMS Microbiology Letters , vol.  233, n o  1, 1 st április 2004, P.  7–13 ( online olvasható ) DOI : 10.1016 / j.femsle.2004.01.044
  2. (in) Jaap S. Sinninghe Damsté Marc Strous, W. Irene C. Rijpstra Ellen C. Hopmans, Jan AJ Geenevasen, CT Adri van Duin, Laura A. van Niftrik és Mike SM Jetten , lineárisan összefűzve ciklobután lipidek alkotnak sűrű bakteriális membrán  ” , Nature , vol.  419, 2002. október 17, P.  708-712 ( online olvasás ) DOI : 10.1038 / nature01128 PMID 12384695
  3. (in) Vincent Mascitti és EJ Corey , enantioszelektív szintézise Pentacycloanammoxic Acid  " , Journal of the American Chemical Society , Vol.  128, n o  10, 2006, P.  3118-3119 ( online olvasás ) DOI : 10.1021 / ja058370g PMID 16522072
  4. (in) Marc Strous, J. Gijs Kuenen és Mike SM Jetten , Az anaerob ammónium-oxidáció kulcsfiziológiája  " , Applied and Environmental Microbiology , Vol.  65, n o  7, 1999. július, P.  3248–3250 ( online olvasás )
  5. (a) A. Jaeschke, JJ Op den Camp, Harhangi H., et al. , „  16S rRNS gén és lipid biomarker bizonyíték anaerob ammónium-oxidáló baktériumokra (anammox) Kaliforniában és Nevada forró forrásaiban  ” , FEMS Microbiology Ecology , vol.  67, n o  3, 2009. március, P.  343-350 ( online olvasás )
  6. (a) Nathalie Byrne, Marc Strous, Valentin Crépeau, Boran Kartal, Jean-Louis Birrien Markus Schmid, Françoise LESONGEUR Stefan Schouten, Andrea Jaeschke Mike Jetten, Daniel Prieur és Anne Godfrey , jelenléte és aktivitása anaerob ammónium- oxidáló baktériumok mélytengeri hidrotermális szellőzők  ” , The ISME journal (Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology) , vol.  3, n o  1, 2009. január, P.  117–123 ( online olvasás ) DOI : 10.1038 / ismej.2008.72
  7. (a) B. Kartal, JG Kuenen és MCM van Loosdrecht , Szennyvíz kezelés anammox  " , Science , vol.  328, n o  5979, 2010. május 7, P.  702-703 ( online olvasás ) DOI : 10.1126 / science.1185941

Kapcsolódó cikkek

Bibliográfia