Mikroobid on mikroskoopilised organismid, mis liigitatakse kahe olulise elusfääri hulka: arhed (Archaea) ja eubakterid (Eubacteria). Need hõlmavad laia valikut eluvorme, sealhulgas esmaseid tootjaid, kes muudavad valguse või keemilised ühendid energiaks, samuti heterotroofe ja lagundajaid, kes sõltuvad toidu saamiseks välistest allikatest. Mikroobid on looduses kõikjal levinud ja neid leidub praktiliselt igas Maa keskkonnas.

Need tillukesed organismid mängivad olulist rolli inimelus. Nad aitavad puhastada saasteaineid, rikastavad mulla viljakust, panustavad toidutehnoloogia arengusse ning sünteesivad olulisi toitaineid, mis toetavad meie tervist. Enamasti elame mikroobidega koos, ise nende olemasolust teadlikud olemata.
Kuigi paljud mikroobid pakuvad kaitsefunktsioone, näiteks kaitsevad meid kahjulike patogeenide eest, võivad teised avaldada ka kahjulikku mõju. Nad võivad põhjustada haiguspuhanguid, rikneda toitu või soodustada materjalide lagunemist ja kõdunemist (Postgate, 2003).

  • Mikroobse remediatsiooni strateegiad ja tehnoloogiad 

Mikroobne remediatsioon on puhastusmeetod, mis kasutab mulla mikroobide looduslikke funktsioone saasteainete muutmiseks mittetoksilisteks ning hõlmab tavaliselt bioaugmentatsiooni ja biostimulatsiooni. Kohalikud mikroobid on oma väikese arvu ja madala lagundamisvõime tõttu pidevalt piiratud saasteainete toksilisuse poolt koos saastunud keskkonnas.
Bioaugmentatsioon tähendab kohustuslike lagundajabakterite kombineerimist tüvedega, mis taluvad mitut raskmetalli (HM), et kõrvaldada sihtsaasteained (joonis 3). Biostimulatsioon parandab mulla kvaliteeti, lisades kasvuhormoone ja toitaineid kohaliku mikrofloora arengu soodustamiseks. Allpool käsitletakse erinevaid mikroobseid remediatsioonitehnoloogiaid. 

Joonis 3 – Bakteriaalse bioremediatsiooni in vitro mehhanismid saastunud keskkonnas, allikas: Sharma jt., 2022

  • In situ bioremediatsiooni tehnikad 

See remediatsioonimeetod välistab vajaduse saastunud pinnase väljakaevamiseks ja transportimiseks väljaspool asuvatesse töötlemisrajatistesse, vähendades seeläbi pinnase häirimist, minimeerides abistajate ja kogukonna kokkupuudet toksiinidega ning potentsiaalselt vähendades töötlemiskulusid. Olulised välitingimuste omadused, mida tuleb arvestada, on mulla läbilaskvus, saastumise sügavus, temperatuur ja võimaliku keemilise leostumise ulatus (Fasani jt., 2018). In situ saasteainete puhastamist on kujutatud joonisel 4.

Joonis 4. Mikroobne bioremediatsioon saastunud alade taastamiseks in situ ja ex situ remediatsiooni kaudu, allikas: Sharma jt., 2022

Mikroobid ei lagunda olulisi saasteaineid, vaid mõjutavad nende füüsikalis-keemilisi omadusi (Sharma jt., 2021f; Sharma jt., 2021g). Remediatsiooni komponent hõlmab rakusisest akumulatsiooni, edasist rakukompleksi moodustumist ning oksüdatsioon-reduktsioon- või sadestusprotsesse. Ohtlikud raskmetallid on tööstusprotsessides laialt levinud ja on olulised keskkonnasaasteained. Molekulaarne filtreerimine metallide eraldamiseks madalakvaliteedilistest materjalidest oli lihtne ja edukas (Dhaliwal jt., 2020). Pseudomonas sp., Bacillus sp., Torulopsis bombicola, Desulfuromonas palmitatis ja teised mikroorganismid võivad detoksifitseerida tööstusjäätmeid, reoveesetet ning puhastada raskmetallidega (HM) saastunud jääke ja muldasid (Priya ja Nagan, 2015). Mikroobne biomassi omab mitmekesiseid biosorptsioonivõimeid ning põhilised erinevused esinevad liikide vahel. Nende erakordne biosorptsioonivõime tuleneb suuremast mahu ja pindala suhtest ning võimalikest keeruliste keemiliste adsorptsioonikohtade olemasolust, peamiselt rakumembraanidel (Li jt., 2019). Mikroorganismid on sageli vastupidavamad ja püsivad kauem segakultuurides. Seetõttu on kultuurikonsortsiumid metaboolselt domineerivad metallide biosorptsioonil ning sobivad seetõttu suuremahulisteks rakendusteks. Siiski, kuna iga mikroorganismi raku biosorptsioonivõime varieerub, sõltub see konkreetsest töötlemis- ja katsetingimustest (Dhaliwal jt., 2020).