Biyoremediasyon

Yazıma suyu sever misiniz gibi basit bir soruyla başlamak istiyorum. Hangimiz sevmeyiz öyle değil mi? Özellikle hayatınızı kıyı kesimi olmayan bir yerde geçirdiyseniz en unutulmaz tatilleriniz hep sırf halanız deniz olan bir yerde yaşadığı için onun yanına gittiğinizde yaşanmıştır. O ilk ayaklarınızın soğuk su ile teması, o ilk yüzmeye çalışma çabanız, o ilk su yutma anınız , o ilk boğulma anınız… Yani kısacası popülasyonun büyük bir çoğunluğu suyu sevmektedir. Öyleyse bahsedeceğim bu konu ilginizi çekecektir.

Su kirliliği gerçekten günümüzün en büyük sorunlarından ve aynı zamanda ekotoksikolojinin de en büyük çaba sarf ettiği konulardan birisi. Su kirliliğinin alt dallarından birisi de petrol kirliliği. Her yıl onlarca kaza ve birçok farklı nedenden ötürü okyanuslar petrol kirliliğine maruz kalmaktadır. Petrol kirliliğine girmeden önce size biraz mikroorganizmalardan bahsetmek istiyorum.

Mikroorganizmalar, okyanus ekosisteminde çok önemli rollere sahiplerdir. Bu organizmalar arasında algler, bakteriler, arkea ve planktonlar bulunur.

Okyanuslardaki karbon; azot, kükürt ve fosfor döngülerinde aktif rol oynarlar ve birçok ekolojik sürecin temelini oluştururlar. Özellikle kirlilikle mücadelede mikroorganizmaların biyoremediasyon (biyolojik temizleme) yetenekleri dikkat çekmektedir.

Nedir bu biyoremediasyon dediğinizi duyar gibiyim. Biyoremediasyon, kirleticileri ayrıştırma veya dönüştürme yeteneğine sahip mikroorganizmaların kullanıldığı bir çevre temizleme yöntemidir [1]. Bu süreçte mikroorganizmalar, organik kirleticileri daha az zararlı bileşiklere dönüştürerek denizlerin temizlenmesine katkı sağlar. Daha anlaşılır bir şekilde anlatmam gerekirse haydi şöyle düşünelim: Okyanusu bir çay bardağındaki çay gibi hayal edelim . Okyanustaki petrolleri ise çay bardağının dibinde
bulunan iki küp şeker gibi. Başlangıçta hiçbir etki olmadığı için şeker çayın içinde olduğu gibi durur ancak, ne zaman ki bir kaşıkla şekere etki uygularsak şeker yavaş yavaş parçalara ayrılır ve çayın içinde yok olur. İşte biyoremediasyon dediğimiz yetenek de buna benzer bir mantıkta çalışır.

Tam da bu konuyla alakalı sizi tanıştırmak istediğim birisi var: Alcanivorax borkumensis. Ama haydi bu tanışmayı biraz erteleyelim ve petrol kirliliğini önlemek için kullanılan bazı yöntemlere göz atalım.

Bahsetmek istediğim ilk yöntem skimming yöntemi. Skimmer adı verilen özel cihazlar su yüzeyindeki petrol veya yağ tabakasını toplar. Bu cihazlar, su ve petrol karışımının ayrılmasına yardımcı olur ve petrol tabakasını toplayarak ayrı bir tankta depolar. Yapılarına ve çalışma yöntemlerine göre 3 farklı skimmer çeşidi vardır: Disk Skimmer, Tambur skimmer, Vakum skimmer. Bu arada skimming yapılırken petrol sızıntısının daha geniş bir alana yayılmaması için boom adı verilen bariyerler kullanılır. Aslında
bu yöntem temelde çok iyi bir yöntem gibi görünse de bazı dezavantajları vardır. Rüzgâr, dalgalar veya suyun hareketi gibi çevresel koşullar skimming işlemini zorlaştırabilir. Ayrıca sızıntının çok geniş bir alana yayılması durumunda skimming yöntemi yeterli olmayabilir [2].

Bahsetmek istediğim bir diğer yöntem ise gelling yöntemi. Bu yöntem, su yüzeyinde bulunan petrolün jel benzeri bir kıvama dönüşmesini sağlayarak, sıvının yayılmasını azaltır ve toplanmasını kolaylaştırır. Gelling ajanları, genellikle uçucu maddeler ile karıştırılarak püskürtme veya doğrudan dökme yöntemiyle uygulanır. Uygulama sonrası petrol, jelleşerek katı bir kıvama gelir ve bu sayede toplama işlemi daha kolay hale gelir. Jelleşen petrol, genellikle özel ekipmanlarla toplanarak bertaraf edilir. Bu yöntemin dezavantajları ise kullanılan gelling ajanları, çevreye zarar verebilecek kimyasallar içerebilir. Bu kimyasallar su ekosistemine ve deniz yaşamına olumsuz etkiler yapabilir. Su kirliliğini önlemeye çalışırken su kirliliği oluşturmak mı? Hmm, bu bana şunu hatırlattı; eğitimi geliştirmek için daha fazla üniversite açmak [2].

Diğer bahsetmek istediğim yöntem ise sinking yöntemi. Bu yöntem de petrol sızıntılarında su yüzeyindeki petrolün kontrol altına alınması ve temizlenmesi için etkili bir yöntemdir. Dibe çöken petrolün kontrolünü ele alma konusunda ve petrolün toplanması konusunda etkili bir yöntemdir ancak bu yöntemin de dezavantajları vardır. Bazı petrol türleri denizin dibine çökmeye meyillidirler ve bundan dolayı bu yüzey etkili yöntem başarısızlıkla sonuçlanabilir. Daha da kötüsü çökmeyi artırıp daha karmaşık sonuçlara sebep olabilir [2].

Şimdi ise bana çok şaşırtıcı gelen çılgın bir yöntemden bahsedeceğim. Bu yöntem setting fire to the oil spill olarak geçiyor. Sizce de kulağa çok tehlikeli ve heyecan verici gelmiyor mu? Bu yöntem, su yüzeyinde biriken petrolün (genellikle hafif petrol türleri) yakılmasını içerir. Sızan petrol, belirli bir yoğunluğa ve sıcaklığa ulaştığında, kontrol altına alınarak yakılabilir. Her ne kadar çok havalı bir yöntemmiş gibi görünse de ne yazık ki bu yöntemin de doğaya büyük zararları vardır. Sizin de tahmin edebileceğiniz üzere yanma süreci sırasında toksik gazlar atmosfere salınır ve bu hava kirliliğine sebep olur. Ayrıca, yanma ürünlerinin deniz ekosistemine de zarar verme potansiyeli vardır [2]. Su kirliliğini önlemeye çalışırken suyu kullanan canlıları da öldürmek kulağa biraz zalimce gelmiyor mu?

Asıl bahsetmek istediğim bakteri türünden önce size petrol kirliliğini önlemede kullanılan ve benim çok şaşırdığım 2 bitki türünden bahsedeceğim. Eminim ki sizler de çok şaşıracaksınız.

Bunlardan ilki Corchorus Depressus. Bu bitki, Arapça’da Mulukhia El Bar (Çöl Kraliçesi) olarak adlandırılmaktadır ve yaklaşık 25 cm uzunluğundadır. Oman’da, kompakt kumlu toprakların bulunduğu her yerde yaygın olarak bulunmaktadır. Hayvanların otlaması için kullanılmaktadır. Toz formunda kullanıldığında, deniz suyundan yağın çıkarılması için bir batma malzemesi olarak işlev görür; yağı emerek bu aşamadan sonra dibe çöker. Tebrikler bir taşla iki kuş vurdunuz.

Diğer bitki ise Arachis Hypogae, diğer bir deyişle hepimizin bildiği yerfıstığı. Bu bitki 450–600 mm yüksekliğinde olup kısa dallara sahiptir. Meyveleri uzun olup 2 veya 3 tohum içerir; tohumlar oblong, kabaca silindirik ve yuvarlak uçludur. Mümkün olan yenilebilir yağın çıkarılmasından sonra kalan katı hamur, yüksek protein içeriğine sahip bir hayvan yemi olup, deniz suyundaki yağ sızıntısını emme kapasitesine sahiptir ve bu yağ yüzeyde birikir [2]. Kim bilebilirdi ki hayvanları beslediğin bir bitki aynı zamanda petrol kirliliğini önlemek için kullanılabilecek faydalı bir araç?

Şimdi ise çok etkili ve farklı bir petrol kirliliği engelleme yöntemi olan Alcanivorax Borkumensis bakterisini kullanma yöntemine bir göz atalım. Öncelikle biraz Alcanivorax Borkumensis’i tanıyalım. Enerji kaynağı petrol olan çubuk şeklindeki hidrokarbon parçalama (yağ parçalama) bakterisidir. Bu bakteri, tatlı su veya deniz ortamlarının üst tabakalarında bulunabilir (Örneğin; Akdeniz, Pasifik Okyanusu ve Arctic Okyanusu.) ve özellikle azot ve fosfor açısından zengin bölgelerde gelişir. Alcanivorax Borkumensis, pirüvatı, n-alkanları, alifatik hidrokarbonları ve yağ asitlerini enerji ve karbon kaynağı olarak kullanabilir. Sadece n-alkanlar kullanılarak, dışarıda bulunan ve zar bağlı glikoz lipidleri olan biosurfaktantlar oluşturur. Bu biosurfaktantlar, suyun yüzey gerilimini azaltarak ve yağı sudan ayırarak biyodegradasyonu gerçekleştirir. Yağ suya döküldüğünde, bakteriler için besin açısından zengin bir ortam oluşturur ve büyümelerini hızlandırır. Alcanivorax Borkumensis, bir yağ damlasına yapışır ve etrafında bir biyofilm oluşturur. Bu durum, diğer bakterilerin damlaya yapışmasına izin verir. Alk01 ve AlkB2 enzimleri, C alkanları okside ederek yağın parçalanmasını başlatır. Biosurfaktant üretilir ve yağı emülsifiye ederek Alcanivorax Borkumensis’e daha kolay erişilir.

Biyofilm, bir grup mikroorganizmanın bir araya gelip canlı ya da cansız bir yüzeye yapışmasıyla oluşur. Başlıca alkanları parçalama ve bunlarla beslenme yeteneği sayesinde, yağların doğal yolla parçalanması için daha kolay bir yol sağlar. AlkB1 ve AlkB2 gibi geniş yelpazede etkili yağ parçalama enzimlerine sahip olması nedeniyle, tüm Alcanivorax türleri arasında en önemlisidir. Genomunda, her biri farklı bir alkane türünü kodlayan birçok dizi bulunduğundan, dallanmış alkanları parçalama yeteneğine sahiptir ve bu da onu son derece uyumlu ve çok yönlü kılar.

Petrol kirliliğiyle mücadelede bu kadar farklı yöntem ve çözüm varken, acaba bizler hala yeterince duyarlı olup bu sorunla gerçekten ne kadar başa çıkabiliyoruz?

İlker Aksoy

Kaynaklar

Anisuddin, S., Al-Hashar, N. A., & Tahseen, S. (2005). Prevention of oil spill pollution in sea water using locally available materials. Arabian Journal for Science and Engineering. Section B: Engineering, 30(2B), p. 143–152.

Jr. of Industrial Pollution Control 27(2)(2011) pp 161-168.