Yangına dayanıklı endüstriyel kimyasallar sınıfı olan poliklorlu bifeniller veya PCB’ler, 20. yüzyıl boyunca elektrik transformatörleri, yağlar, boyalar ve hatta yapı malzemelerinde yaygın olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, bilim adamları PCB’lerin çevrede biriktiğini ve insanlar için bir kanser riski oluşturduğunu öğrendikten sonra, eski PCB’lerin kullanımda kalmasına rağmen, 1970’lerin sonlarında yeni PCB üretimi yasaklandı.
Ne yazık ki, yasaklanmış, benim gibi bilim adamlarının geldiği yerle aynı değil. PCB’ler, su bedenlerinin dibine yerleşen toprak ve tortu parçacıklarına bağlanan bir “sonsuza kadar kimyasallar” olarak kabul edildikleri için çevrede kalıyorlar. Çevrede bir kez kolayca parçalanmazlar, çünkü inerttirler ve tipik olarak diğer moleküller ve kimyasallarla bağlanmazlar veya reaksiyona girmezler.
Bazı tortular PCB’leri suya ve havaya serbest bırakabilir. Sonuç olarak, tüm dünyaya, kutuplara ve okyanusun dibine bile, bilinen herhangi bir kaynaktan binlerce mil yaydılar.
Havadaki PCB’ler özellikle kontamine alanların yakınında yaşayan insanları etkiler. Mevcut temizleme yöntemleri, kontamine tortunun kimyasal bir atık depolama alanına aktarılmasını veya pahalı olan ve istemeden daha fazla PCB’yi havaya bırakabilen yakmayı içerir.
Ben bir doktora. Iowa Üniversitesi Sivil ve Çevre Mühendisliği adayı. Araştırmam, PCB’leri doğrudan kontamine bölgelerde parçalamak için bakterileri kullanarak PCB’lerin havaya girmesini önlemeyi amaçlıyor – tortu çıkarması ve atması gerekmeden.
Çevreye bakterileri tanıtmak
Kısaca Paraburkholderia Xenovorans LB400 veya LB400 adı verilen bir bakteri türü ile çalışıyorum. İlk olarak 1985 yılında New York kimyasal atık depolama alanında keşfedilen LB400, o zamandan beri hem tatlı su hem de tuzlu su sedimanlarında çalışabilen en iyi bilinen aerobik veya oksijen kullanan, PCB bozucu bakterilerden biri haline geldi. LB400, havaya çıkma ve yakındaki topluluklar için bir tehdit oluşturma olasılığı daha yüksek olan daha hafif PCB’leri etkili bir şekilde parçalayabilir.
LB400, bir PCB molekülünün bir tarafına oksijen atomları ekleyerek PCB’leri bozar. Bu sonuçta PCB’nin yarıya bölünmesi ve diğer organik asitlerle birlikte klorobenzoatlar adı verilen bileşiklerin üretilmesine neden olur. Diğer bakteriler bu bileşikleri bozabilir veya karbondioksite dönüştürebilir. Meslektaşlarım ve ben, bu yan ürünlerin LB400 ve diğer yaşam formları için bir tehdit oluşturmamasını sağlamak için gelecekteki çalışmalarımızda onları ölçmeyi planlıyoruz.
Bununla birlikte, LB400 çoğu PCB kirlenmiş ortamda çok uzun süre hayatta kalamaz, bu nedenle bu kimyasalları daha büyük ölçekte temizleyemez. Örneğin, New Bedford, Massachusetts limanı gibi tarihsel olarak yüksek kontaminasyon seviyelerine sahip bazı yerlerde, güçlü akımlar bakterileri tanıttıkları anda denize yıkayabilir. Ek olarak, limanda yüksek ve düşük gelgit ve tuzlulukta oksijen seviyelerini değiştirmek onlara zarar verebilir.
Biochar’ın geldiği yer
Bakterileri çevreye kendi başına tanıtmak zor olduğundan, bakterileri biyokömür yüzeyine tutturmayı içeren bir dağıtım mekanizması üzerinde çalışıyorum.
Biochar, piroliz adı verilen bir işlemde düşük oksijen koşullarında çok yüksek sıcaklıklarda ısıtma bitkisi malzemelerinden yapılmış kökellik benzeri bir malzemedir.
Bakterilerle birlikte, biochar, PCB’leri havamızdan uzak tutmak için etkili bir iki yumruk haline gelebilir. Biochar, bakteriler için güvenli bir habitat sağlar ve PCB’leri tortudan adsorpsiyon yoluyla çekebilir ve PCB’leri yüzeydeki bakterilerle temas eder, bu da PCB’leri parçalayacaktır.
Meslektaşlarım ve ben hala bakteri kaplı biyokömürü çevreye eklemenin özelliklerini bulmamız gerekiyor. Şu anda fikir, biyokömürün tortuların bulunduğu yere batacağıdır. Ancak biyokömür, olması gereken yere kendi başına seyahat etmiyorsa, doğrudan tortuya enjekte etmek gibi diğer teslimat yöntemlerine bakmamız gerekebilir.
Buna ek olarak, araştırma grubum farklı tipte biyokömür malzemeleri test etti ve mısır çekirdeklerinden yapılan biyokömürün en iyi bakterilerle çalıştığını buldu. 2025-2026 pazar yılı için, Amerika Birleşik Devletleri’nin 400 milyon tondan fazla mısır üretmesi bekleniyor ve bu da bu araştırma için istikrarlı, bol, evde yetiştirilen bir kaynak haline getiriyor.
Herhangi bir federal, eyalet veya şehir düzeyinde ajanslar bu PCB temizleme yöntemini büyük ölçekte kullanmadan önce, iki önemli sorunu çözmem gerekiyor. İlk olarak, kullanılacak doğru miktarda biyokömürü belirlemeliyim. Çok azının önemli bir etkisi olmayacaktır, çünkü PCB’leri çekmek için yeterli biyokömür olmaz ve onları parçalamak için yeterli bakteri olmaz. Ancak çok fazla pahalı ve pratik olmaz.
Ek olarak, meslektaşlarım ve ben, patent için çalıştığımız koruyucu bir “sol-jel” malzemesi ile çevrelenerek biyokömürüne bağlı bakterileri daha da korumak için çalışıyoruz. Yüksek gözenekliliği ve ideal gözenek boyutu nedeniyle, bu jel, LB400 için bir tehdit oluşturabilecek toksinleri tutarken PCB’ler gibi kirleticilere izin verir. Sol-jel ayrıca güçlü akımların bakterileri ayırmasını önlemeye yardımcı olur.
Bu sol-jel, bakterilerin yararlı ömrünü daha da genişletebilir, bu da tedaviyi havadaki PCB’lerden etkilenen topluluklar için daha uygun maliyetli ve pratik hale getirecektir.
Yöntemlerimiz henüz büyük ölçekte kullanılmamış olsa da, araştırma grubum ve ben şu anda bu hipotezi laboratuvarda test etmeye çalışıyoruz. Başarılı olursa, saha denemeleri yapmaya başlayabilir ve ülke çapında PCB ile kontamine sitelerde kullanım için bu yöntemi ölçeklendirmek için çalışabiliriz.
Araştırma ekibim, bakteri ve mısır-çekirdek biyokömürünün birleşik güçlerinin potansiyel olarak bir gün topluluklara PCB’lerden arınmış bir dünyada gelişme özgürlüğü verebileceğini umuyor.
