Οι μικροοργανισμοί είναι μικροσκοπικοί οργανισμοί που ταξινομούνται σε δύο σημαντικούς τομείς της ζωής: τα Αρχαία και τα Ευβακτήρια. Περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα μορφών ζωής, συμπεριλαμβανομένων των πρωτογενών παραγωγών που μετατρέπουν το φως ή χημικές ενώσεις σε ενέργεια, καθώς και ετερότροφους και αποικοδομητές που βασίζονται σε εξωτερικές πηγές για τη διατροφή τους. Είναι πανταχού παρόντες στη φύση και βρίσκονται σχεδόν σε κάθε περιβάλλον στη Γη.

Αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή του ανθρώπου. Βοηθούν στον καθαρισμό ρύπων, εμπλουτίζουν τη γονιμότητα του εδάφους, συμβάλλουν στις εξελίξεις της τεχνολογίας τροφίμων και συνθέτουν απαραίτητα θρεπτικά συστατικά που στηρίζουν την υγεία μας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, συνυπάρχουμε με τους μικροοργανισμούς χωρίς να γνωρίζουμε την παρουσία τους.
Ενώ πολλοί μικροοργανισμοί προσφέρουν προστατευτικές λειτουργίες, όπως η θωράκιση από επιβλαβείς παθογόνους παράγοντες, άλλοι μπορεί να έχουν αρνητικές επιπτώσεις. Μπορεί να προκαλέσουν επιδημίες ασθενειών, να αλλοιώσουν τρόφιμα ή να συμβάλλουν στη φθορά και αποσύνθεση υλικών (Postgate, 2003).

  • Στρατηγικές και τεχνολογίες μικροβιακής αποκατάστασης

Η μικροβιακή αποκατάσταση είναι μια μέθοδος αποκατάστασης που αξιοποιεί τις φυσικές λειτουργίες των μικροοργανισμών στο έδαφος για να καταστήσει τους ρύπους μη τοξικούς και συνήθως περιλαμβάνει τη funση βιοενίσχυσης και βιοδιέγερσης. Λόγω της μικρής ποσότητας και της χαμηλής ικανότητας αποδόμησης, οι αυτόχθονες μικροοργανισμοί
περιορίζονται συνεχώς από την τοξικότητα των ρύπων σε ένα περιβάλλον με συν-ρύπανση. Η βιοενίσχυση περιλαμβάνει το sopδυασμό υποχρεωτικών αποδομητικών βακτηρίων με στελέχη που αντέχουν σε πολλά βαρέα μέταλλα (ΒΜ) για την εξάλειψη των στοχευμένων ρύπων (Εικ. 3). Η βιοδιέγερση βελτιώνει την ποιότητα του εδάφους με την προσθήκη αυξητικών ορμονών και θρεπτικών συστατικών για την προαγωγή της ανάπτυξης της τοπικής μικροχλωρίδας. Ωστόσο, διάφορες μικροβιακές τεχνολογίες αποκατάστασης συζητούνται παρακάτω.

Εικόνα 3- Ενδοεργαστηριακοί μηχανισμοί βακτηριακής βιοαποκατάστασης στο ρυπασμένο περιβάλλον, πηγή: Sharma et al., 2022

  • Επιτόπιες τεχνικές για βιοαποκατάσταση

Αυτή η μέθοδος αποκατάστασης εξαλείφει την ανάγκη εξαγωγής του ρυπασμένου εδάφους και μεταφοράς του σε εξωτερικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας, μειώνοντας έτσι τη διατάραξη του εδάφους, ελαχιστοποιώντας την έκθεση σε τοξίνες για τους εργαζόμενους και την κοινότητα, και ενδεχομένως μειώνοντας το κόστος της επεξεργασίας. Η διαπερατότητα του εδάφους, το βάθος της ρύπανσης, η θερμοκρασία και η πιθανή βαθιά διήθηση χημικών είναι όλα σημαντικά πεδία χαρακτηριστικών που πρέπει να ληφθούν υπόψη (Fasani et al., 2018). Η επιτόπια απορρύπανση απεικονίζεται στην Εικόνα 4.

Εικόνα 4. Μικροβιακή βιοαποκατάσταση για την αποκατάσταση ρυπασμένων περιοχών μέσω επιτόπιας και εκτός τόπου αποκατάστασης, πηγή: Sharma et al., 2022

Οι μικροοργανισμοί δεν αποδομούν σημαντικούς ρύπους, sop αντ' αυτού επηρεάζουν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τους (Sharma et al., 2021f; Sharma et al., 2021g). Το συστατικό της αποκατάστασης περιλαμβάνει ενδοκυτταρική συσσώρευση, περαιτέρω σχηματισμό κυτταρικών συμπλόκων και υπολογισμούς οξείδωσης-αναγωγής ή κατακρήμνισης. Επικίνδυνα βαρέα μέταλλα υπάρχουν ευρέως σε βιομηχανικές διεργασίες και αποτελούν σημαντικούς περιβαλλοντικούς ρύπους. Η μοριακή διήθηση για την εξαγωγή μετάλλων από υλικά χαμηλής ποιότητας ήταν απλή και επιτυχής (Dhaliwal et al., 2020). Οι μικροοργανισμοί Pseudomonas sp., Bacillus sp., Torulopsis bombicola, Desulfuromonas palmitatis και άλλοι μπορούν να αποτοξινώσουν μηχανικά απόβλητα, ιλύ βιολογικού καθαρισμού και να αποκαταστήσουν υπολείμματα και εδάφη ρυπασμένα με βαρέα μέταλλα (ΒΜ) (Priya και Nagan, 2015). Η μικροβιακή βιομάζα διαθέτει ποικίλες ικανότητες βιοπροσρόφησης και θεμελιώδεις διαφορές παρατηρούνται μεταξύ των ειδών. Η εξαιρετική ικανότητα βιοπροσρόφησης αποδίδεται σε υψηλότερους λόγους όγκου προς επιφάνεια και στα πιθανά σημεία σύνθετης χημικής προσρόφησης, κυρίως στις κυτταρικές μεμβράνες (Li et al., 2019). Οι μικροοργανισμοί είναι συχνά πιο ανθεκτικοί και διαρκούν περισσότερο σε μικτές καλλιέργειες. Τα κονσόρτια καλλιεργειών είναι επομένως μεταβολικά κυρίαρχα για τη βιοπροσρόφηση μετάλλων και ως εκ τούτου κατάλληλα για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, επειδή η ικανότητα βιοπροσρόφησης κάθε κυττάρου μικροοργανισμού διαφέρει, εξαρτάται από τις συγκεκριμένες συνθήκες επεξεργασίας και δοκιμής (Dhaliwal et al., 2020).