A DARPA génmódosított növényekkel akarja megtisztítani a robbanó- és vegyi anyagokkal szennyezett talajt

A fejlett védelmi kutatásokkal foglalkozó amerikai kormányügynökség, a DARPA új programja a robbanóanyagokkal és repülőgép-üzemanyaggal szennyezett talaj kármentesítésének új módjait kutatja, és mindezt a lehető legzöldebb módon kívánja megvalósítani: biotechnológiával módosított növények felhasználásával.

Elemzések szerint az Egyesült Államok hadseregének több mint 1,2 millió tonna robbanóanyaggal szennyezett talajt kellene semlegesítenie a különböző bázisokon és létesítményekben. De, ha globálisan kivetítjük ezt a szükségletet egy évszázadnyi konfliktus után, a világon több milliárd tonna robbanóanyaggal és a hadseregek által használt vegyszerrel elszennyezett talaj ártalmatlanítására lenne szükség.

A TNT, a gyors detonációs robbanóanyag (RDX) és a magas olvadáspontú robbanóanyag (HMX) a talajban leggyakrabban előforduló fajtái a robbanóanyagoknak. Mindegyikük a katonai erők által használt népszerű anyag, és a nem megfelelő kezelési és ártalmatlanítási technikák miatt ezek az anyagok és származékaik olyan mértékben szennyezték a környezetet, amely az emberek, az állatállomány, a vadon élő állatok és egész ökoszisztémák egészségét veszélyezteti” – áll a Pure and Applied Chemistry című folyóiratban megjelent egyik tanulmányban.

A lőszergyárak, lőszerraktárak, fegyvertesztelő telepek, kiképzőközpontok hatalmas mennyiségű üzemanyagot és vegyi anyagot hagynak maguk után – de ez a helyzet a szó szoros értelmében vett csataterekkel is -, és megváltoztatják a talaj és a talajvíz biztonságát és egészségét.

A világ kormányai már évtizedek óta foglalkoznak a talaj helyreállításával. A legelterjedtebb módszerek közé tartozik az égetés, a komposztálás és a vegyi anyagok lebontására szolgáló vízalapú talajiszap létrehozása. Bár ezek a módszerek hatékonyak, nem környezetkímélőek, a talaj kiásását és elszállítását igénylik, és egy vagyonba kerülhetnek. Ráadásul a komposztálási folyamaton kívül a talaj használhatatlanná válik.

Jelentős kutatások folynak a helyben történő kármentesítésre is. A legelterjedtebb gyakorlat a mész hozzáadása a talajhoz. Bár a folyamat részben sikeres, folyamatos karbantartást és rendszeres vízhez való hozzáférést igényel, hogy a lúgos hidrolízis folyamata működhessen. Az amerikai hadsereg mérnöki testülete által végzett tanulmányok azonban nagy környezetvédelmi aggályokat vetettek fel. Egyszerűen fogalmazva, a mésznek nedvesen kell maradnia, ami folyamatos vízellátást igényel. A mérnökök azt is megállapították, hogy a kémiai lebontás a felszínen sikeres volt, de a mélyebb talajrétegeket nem sikerült sikeresen fertőtleníteni. Ráadásul minél több meszet és vizet juttatunk a talajba, annál több szennyező anyag és a lúgos hidrolízis folyamatából származó savasság kerül a talajvízbe.

A kormányok is próbálkoztak a talajműveléssel és a növényi anyagok felhasználásával a szennyeződések kezelésére, mérsékelt sikerrel. A folyamat mégis állandó emberi figyelmet kíván, ami a világ sok részén lehetetlen. A talaj fizikai elszállítását igénylő hagyományos kármentesítési technikákhoz képest a biológiai kármentesítés lényegesen környezetbarátabb és hatékonyabb. A probléma az, hogy a jelenlegi eljárások sok talajelőkészítést, tápanyagok és műtrágyák szállítását és nagyszámú munkaerőt igényelnek. A DARPA célja, hogy mindezt kiküszöbölje.

Az ügynökség legújabb programja, a Ceres „a szennyező anyagok – a kiömlött Jet Propellant-8 (JP-8) és a trinitrotoluol, közismert nevén TNT – talajból történő méregtelenítésére törekszik a növények és a hozzájuk kapcsolódó mikrobiális közösségek viselkedésének megtervezésével”. Más szóval, a DARPA automatizálni akarja a növényeket és az általuk létrehozott mikrobiális ökoszisztémákat a talaj szennyeződésmentesítés érdekében.

A növény gyökérzetét közvetlenül körülvevő területet rizoszférának nevezik, és ebben a zónában intenzív biológiai és kémiai tevékenység zajlik. A rizoszféra tele van tápanyagokkal, például amino- és szerves savakkal, fehérjékkel és cukrokkal, amelyek táplálékul szolgálnak a talajban élő szervezetek egész sora számára. A növény táplálékot biztosít ennek a mikrobiomnak a gyökérrendszere körül, mindenféle mikroorganizmust vonzva. Ezek a mikroorganizmusok táplálékkal látják el egymást, magát a növényt és az ökoszisztéma különböző rétegeit.

A Ceres ajánlati dokumentuma szerint a terv az, hogy „”ép rizoszféra-közösségeket hozzanak létre, és a növényi gazdanövényeket integrált, szennyezőanyag-specifikus, tisztább szintetikus közösségekké tervezzék… amelyek érzékelik a talajszennyező anyag(ok)at, és reagálnak rájuk, a mesterséges növények pedig támogatják és fokozzák a rizoszféra-közösségek szennyezőanyag-bontását”. A szerződést több „pályára” bontva a DARPA azt reméli, hogy az új növény rizoszféráját arra használják, hogy felismerje és lebontsa a kémiai szennyezőanyagokat „az EPA által jóváhagyott szintre, veszélyes melléktermékek nélkül”.

A Ceres egy négy és fél éves program, amely két 24 hónapos szakaszra oszlik. A szerződéses pályázóknak be kell mutatniuk, hogy képesek „izolálni vagy összeállítani funkcionális növény-mikroba közösségeket”, és „a közösségeket biológiai és ökológiai mérnöki munkával szintetikus közösségekké optimalizálni”. Annak érdekében, hogy ezek a biotechnológiával előállított növények ne ámokfutásba kezdjenek, az ajánlattevőnek azt is be kell mutatnia, hogy a helyreállítás befejezése után könnyen el tudja távolítani a növényt és a hozzá kapcsolódó rizoszféra-közösséget. Végezetül az ajánlattevőnek be kell nyújtania az Egyesült Államok keleti erdővidéki, síksági és mediterrán régióiban található amerikai katonai bázisokról származó, szennyezett talajban élő növény vizsgálati mintáit.

A DARPA ezután egy független ellenőrző csoportot fog alkalmazni az eredmények hitelesítésére. „A Ceres azt fogja kihasználni, amit a természet ingyen és tolakodó feltárás nélkül tesz” – közölte a Ceres program vezetője, Dr. Paul Sheehan. „Ezt elméletileg a talaj tisztítására kifejlesztett mikrobákkal megerősített vetőmagok elültetésén túl semmilyen költséggel nem lehetne elvégezni” – tette hozzá.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!