Изследователи, финансирани от ЕС, се насочват към „почистващия екип“ на самата природа, за да се справят с токсичното промишлено замърсяване на почвата.

От Али Джоунс
 
В покрайнините на планинския град Сабиняниго в Северна Испания се намира изоставен химически завод върху земя, все още белязана от десетилетия производство на линдан (пестицид, който днес е забранен в цял свят), оставило след себе си хиляди тонове токсични отпадъци.

Производството приключва през 80-те години на миналия век, но основният страничен продукт на пестицида, хексахлороциклохексан (HCH), продължава да се просмуква в околната почва и подпочвените води.

HCH е токсичен за хората, животните и водните организми. Освен това се биоакумулира, което означава, че може да се натрупа в тъканите на живите организми и да се придвижи нагоре по хранителната верига. Това го прави важна цел при действията за почистване на околната среда.

Екип от учени, финансиран от ЕС, проучва как да използва чистачите на самата природа — бактерии и микроорганизми, живеещи в почвата — за естествено разграждане на замърсяването. Ако се окаже успешен, техният метод може да се приложи в цяла Европа, където здравето на почвата се влошава постоянно от десетилетия.

„Опитваме се да разберем кои микроорганизми какви специфични функции изпълняват и как си сътрудничат. Ако метагеномът на почвата е здрав, тя може да започне да се възстановява“, каза д-р Росио Барос Гарсия, водещ екологичен биотехнолог в Университета в Бургос, Испания.

Метагеномът на почвата е уникалната общност от микроорганизми, които живеят там. Точно както метагеномът на червата помага на тялото да смели храната, микроорганизмите в почвата и водата могат да произвеждат ензими, които разграждат органичните замърсители в околната среда. Този процес е познат като биовъзстановяване.

От почвени проби до лабораторни заключения

В Испания д-р Барос Гарсия работи в Международния изследователски център за суровини от критично значение.

Тя и нейният екип са събрали почвени проби от Сабиняниго и са пресъздали почвената среда в района в лабораторията като част от финансирана от ЕС изследователска инициатива, наречена BIOSYSMO. Целта е да се разбере по-добре метагеномът на почвата.

Обектът в Сабиняниго е едно от петте места, проучвани от екип от изследователи, работещи заедно в този четиригодишен проект, който приключва през август 2026 г. 

Усилието обединява университети, изследователски институти и дружества от Испания, Франция, Словения, Португалия, Германия, Белгия и Обединеното кралство.

Международният екип проучва как биосистемите от комбинирани бактерии, гъбички и растения могат да помогнат за разграждането на токсични химикали в замърсената почва.

Работата е от решаващо значение, тъй като в ЕС има приблизително 2,8 милиона потенциално замърсени обекта, вариращи от депа за отпадъци и стари мини до бензиностанции и изоставени индустриални зони.

Цялата тази земя е технически неизползваема и опасна за здравето на животните и хората.

„Много устойчиви органични замърсители са изключително трудни за разграждане и могат да се натрупат в околната среда и в нашите тела“, каза Барос Гарсия.

От лабораторията до полето

Екипът на BIOSYSMO в момента изпитва набор от стратегии за биовъзстановяване. Учените използват различни комбинации от бактерии, гъбички и растения като биоелектрохимични системи, в които микроорганизмите взаимодействат с електроди, за да генерират малък електрически ток, докато разграждат замърсителите.

Това може да помогне за по-бързото почистване на замърсителите в почвата, подпочвените води, отпадъчните води или естуарните зони и крайбрежните седименти.

Д-р Сара Гил-Гереро от IDENER, изследователска и инженерна фирма в Севиля, обясни, че целта е да се идентифицират естествените съюзници в почвата и да се подобри тяхната почистваща активност чрез проектиране и оптимизиране на комбинации от организми, които работят добре заедно.

„Голяма част от проекта беше свързана с определяне на основните двигатели сред организмите, които вече присъстват в замърсените почви, така че да можем да разкрием ключови съставки за разработването на нови подходи“.

Изчислителна рамка, разработена от IDENER, подкрепя експерименталната работа, като моделира как общностите от микроорганизми разграждат замърсителите. Чрез анализиране на генетични данни от замърсени почви, изследователите могат да предвидят най-добрите комбинации от микроорганизми, преди да започнат полеви изпитвания.

Картографиране на микроорганизмите

Почистването на Сабиняниго се подкрепя и от друга изследователска инициатива, финансирана от ЕС, наречена MIBIREM, която обединява изследователи и дружества от Австрия, Белгия, Франция, Германия, Италия и Холандия.

Партньорите от MIBIREM работят в тясно сътрудничество с екипа на BIOSYSMO за определяне на оптималните комбинации от микроорганизми за изчистване на индустриалното замърсяване на почвата.

Те също така създават инструментариум за биовъзстановяване на микроорганизмите. Той ще включва методи, насоки и ресурси, които други учени, експерти по биовъзстановяване или правителствени организации могат да използват за почистване на подобни замърсени райони в цяла Европа.

Според изследването на MIBIREM такъв вид почистване, базирано на микроорганизми, може да бъде 20 — 50% по-евтино от традиционните методи и да произвежда 70 — 90% по-малко емисии на CO₂.

„MIBIREM има за цел да помогне за почистването на замърсени обекти по начин, който е съобразен в по-голяма степен с околната среда, с по-малко емисии на парникови газове и по-малка консумация на електрическа енергия“, каза Давид Донерер, ръководител на проекта MIBIREM от RTDS Group, австрийския партньор, който координира изследванията по проекта.

Екипът на MIBIREM работи на два пилотни обекта в Германия: в Битерфелд, където учените също се борят със замърсяването с HCH от линдан, и в Щоках, в бивш завод за преработка на газ, където работят за отстраняване на замърсяването с цианид.

Във Франция те се съсредоточават върху намаляването на петролните въглеводороди в бивша фабрика за сапун край град Плуфраган, Бретан.

Те също така проучват как специални бактерии, открити в Griftpark в Утрехт, Холандия, могат да помогнат за разграждането на вредните петролни въглеводороди, останали там от предишната функция на парка като завод за преработка на газ.

Опазване на нашата почва

Почвата с добро качество е от съществено значение за живота, но голяма част от земята в Европа е в лошо състояние, като над 60% от нея в момента се счита за нездрава.

За да се справи с това всеобхватно предизвикателство, мисията „Пакт за почвите за Европа“, една от петте основни мисии за изследвания на ЕС, се зае да подобри здравето на почвите в целия континент.

Въпреки че BIOSYSMO и MIBIREM се финансират от „Хоризонт Европа“, тяхната работа допълва целите на мисията, като помага за разработването на по-чисти и по-здрави почви в цяла Европа.

Бавно, но сигурно

Водени от този по-всеобхватен стремеж към здрави почви, както учените от екипа на BIOSYSMO, така и тези от MIBIREM, се надяват, че биовъзстановяването ще набере скорост в бъдещите биотехнологични политики на ЕС и ще преодолее регулаторните пречки и други предизвикателства.

Сред тях са правните ограничения върху полеви изпитвания на генетично модифицирани организми, които изискват изрично разрешение от националните органи и изготвяне на подробни технически досиета и оценки на риска. 

Въпреки че биовъзстановяването не е палиативно решение — изчакването природата да си свърши работата може да отнеме време — Барос Гарсия вярва, че подходът може да надмине по резултат химическите методи и постепенно да възстанови почвата с връщането на хранителните вещества в нея.

„Работата с микроорганизми не винаги е лесна, но е силно мотивираща, тъй като знаем, че това е устойчива технология. И работи. Просто трябва да открием как да увеличим мащаба ѝ за приложение в целия свят“.

Проучването в тази статия е финансирано по програмата „Хоризонт“ на ЕС. Мненията на интервюираните не отразяват непременно тези на Европейската комисия.

Тази статия е публикувана първоначално в списанието за изследвания и иновации на ЕС Horizon.

Повече информация