Hiện nay, xử lý chất ô nhiễm theo phương pháp phân huỷ sinh học (bioremediation) là một hướng đi đầy triển vọng trong công tác giải quyết vấn đề ô nhiễm mơi trường nói chung và tẩy độc dioxin nói riêng. Phương pháp tẩy khử độc bằng công nghệ sinh học bao gồm 3 hướng:
Làm giàu sinh học là việc sử dụng tập đoàn vi sinh vật bản địa đã được làm giàu,
vi sinh vật có khả năng sử dụng chất độc hóa học cần xử lý từ các nguồn khác thậm chí cả những vi sinh vật biến đổi về cấu trúc di truyền để xử lý các điểm ô nhiễm. Vi sinh vật được bổ sung vào các bioreactor vẫn chủ yếu có xuất xứ từ vùng ô nhiễm.
Phương pháp này được nghiên cứu thử nghiệm trong các điều kiện mà ở đó các yếu tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình phân hủy sinh học điều khiển được. Cụ thể là sử
dụng các hệ thống bioreactor để khử độc.
Kích thích sinh học (biostimulation) là quá trình thúc đẩy phát triển tập đồn vi
sinh vật bản địa có khả năng sử dụng chất ô nhiễm bằng cách thay đổi các yếu tố môi
trường cho phù hợp với các điều kiện phát triển của vi sinh vật như mong muốn như
nhiệt độ, pH môi trường, nguồn dinh dưỡng v.v.
Khử độc bằng công nghệ phân hủy sinh học là một q trình tự nhiên vì vậy nó
được dễ dàng chấp nhận bởi cộng đồng. Các sản phẩm của của quá trình phân hủy thường ít độc hơn hoặc bao gồm cacbonic, nước và sinh khối tế bào. Hơn nữa q
trình xử lý ơ nhiễm diễn ra ngay tại vị trí ơ nhiễm mà khơng cần chuyển chúng qua các
môi trường khác nhau. Phương pháp này được xem là đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Trên thế giới, phương pháp khử độc bằng phân hủy sinh học đã thành công trên
các đối tượng khác nhau như các dung môi tricloethylene, perchloroethylene, các hợp
chất polychlorinated biphenyl, benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, các hợp chất
hydrocacbon đa nhân thơm, các loại thuốc trừ sâu v.v. [12].
Tại Việt Nam, Đặng Thị Cẩm Hà và cộng sự đã nghiên cứu tẩy độc dioxin theo các quy mô nghiên cứu khác nhau từ 0,5-100 m3 tại hiện trường ở sân bay Đà Nẵng.
Trong các nghiên cứu đó tổng độ độc đã giảm từ 50-70% ở các công thức khác nhau trong thời gian hai năm. Các tác giả cũng đã phát hiện ra nhiều loài vi sinh vật trong
đó có nhiều lồi xạ khuẩn, vi khuẩn và nấm sợi sinh enzyme ngoại bào như laccase,
LiP và MnP. Các tác giả cũng cho rằng hai enzyme laccase và MnP đóng một vai trị nhất định trong quá trình phân hủy sinh học các chất có trong đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin. Gần đây nhất năm 2009, thực hiện dự án xử lý tẩy độc đất ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin ở sân bay Biên Hịa Đồng Nai ở quy mơ 3384 m3 đất.
Vật liệu nano để cố định vi sinh vật sinh enzyme và bản thân enzyme thô vào vật liệu là hướng đi mới nhất hiện nay của công nghệ xử lý ơ nhiễm các hợp chất đa vịng
Phân huỷ bằng thực vật (phytoremediation): trong phương pháp sử dụng thực
vật lại có 4 dạng khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện môi trường và các hợp chất
POP mà người ta sử dụng 1 hay tổ hợp của nhiều phương pháp.
Trong 3 giải pháp nêu trên thì phương pháp kích thích phát triển và hoạt động
trao đổi chất của tập đoàn vi sinh vật tồn tại trong đất nhiễm chất độc hố học trong đó
có dioxin bị chuyển thành các hợp chất khơng độc hoặc ít độc hơn mang lại kết quả sớm nhất. Nhờ sự chuyển hoá, phân huỷ và khoáng hoá chất độc, đất sau khi xử lý tẩy độc được sử dụng vào các mục đích khác nhau [3].
Phương pháp phân huỷ sinh học khơng địi hỏi các điều kiện phức tạp như nhiệt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
độ cao, áp suất, quá trình xúc tác v.v. Phương pháp này tn theo qui luật chuyển hố
thuộc chu trình cacbon, nitơ, photpho v.v. không gây ô nhiễm thứ cấp, an tồn, thân thiện với mơi trường và hệ sinh thái, chi phí thấp do đó rất phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta. mặt khác, diện tích đất bị nhiễm độc ở Việt Nam rất lớn nên việc ứng dụng
các phương pháp tẩy độc khác như hố học và lý học khó thực thiện [3].
Bên cạnh những ưu điểm kể trên, phương pháp phân huỷ sinh học cũng có những hạn chế đó là thời gian phân huỷ chậm. Do đó, phương pháp phân huỷ sinh học được các nhà khoa học Việt Nam sử dụng kết hợp với phương pháp cô lập, hấp phụ tạo nên cơng nghệ mới là “ chơn lấp tích cực”. Công nghệ này nhằm hạn chế sự phát tán các chất độc trong đất, đồng thời thúc đẩy quá trình phân huỷ dioxin và các chất độc khác bởi tập đoàn vi sinh vật bản địa [3].
Vi sinh vật chuyển hoá dioxin theo các hướng khác nhau, có thể là phản ứng
declo ở điều kiện kỵ khí hoặc oxy hố phá vỡ cấu trúc mạch vịng xảy ta ở điều kiện
hiếu khí. Hai q trình trên xảy ra đều có sự tham gia của các vi sinh vật chứa các gen mã hoá cho các enzyme tham gia trực tiếp vào quá trình phân huỷ hoặc đóng vai trị xúc tác cho quá trình trao đổi chất như enzyme ngoại bào (MnP, LiP và laccase)
Trên thế giới việc ứng dụng hệ enzyme ngoại bào của vi sinh vật vào xử lý ơ
nhiễm đã có nhiều nghiên cứu, đây cũng là hướng có nhiều triển vọng do rút ngắn
được thời gian xử lý và hiệu quả xử lý cao hơn so với khử độc bằng phân hủy sinh học thông thường. Những nghiên cứu bước đầu về hệ enzyme ngoại bào ứng dụng vào xử
lý khử độc đã được tiến hành tạo cơ sở cho việc thiết kế công nghệ xử lý các chất ơ
nhiễm hóa học trong tương lai [7,14,18]. Hệ enzyme ngoại bào được quan tâm là hệ enzyme xúc tác với các đại diện là laccase (oxidoreductase), mangan peroxidase và
lignin peroxidase (peroxidase). Đây là những enzyme có khả năng phân hủy nhiều loại
chất ô nhiễm hữu cơ có cấu trúc đa vịng thơm khác nhau do tính đặc hiệu cơ chất không cao. Trong đó MnP được tập trung trong nghiên cứu này, enzyme này xúc tác q trình oxy hóa các hợp chất phenolic trong nhóm enzyme phân hủy lignocellucose, MnP được ứng dụng trong công nghệ tẩy độc các hợp chất phenol, các dẫn xuất clo
biphenyl, các loại thuốc nhuộm và các loại nước thải v.v. [40, 55, 65, 57, 68].