הדרישות התזונתיות השונות מחד, והשקעה של משאבים בשני התהליכים (חמצן, חומר אורגני מחזר) מאידך, מהווים שתי סיבות העומדות בבסיס הצורך למצוא תהליך חלופי שיאפשר לסלק את התרכובות החנקתיות בצורה מהירה וזולה יותר, בהשוואה לתהליכים הקיימים.
הפתרון לשתי בעיות אלו מבוסס על העובדה שאמוניה יכולה לשמש כחומר אורגני מחזר לתהליך הדניטריפיקציה כשהניטריט הינו מקבל האלקטרונים לחיידקים ליטואוטוטרופיים (Van de Graaf, et al., 1996). תהליך זה הינו תהליך ה-Anammox, בו אמוניה מחומצנת לגז N2, החוזר לאטמוספירה במצב אנאירובי, וניטריט הינו מקבל האלקטרונים (5). הוכח במעבדה כי תהליך זה יעיל לסילוק תרכובות חנקתיות ממי שופכין. בניסוי שנערך בריאקטור של fluidized bed סולקו 88% מהאמוניה, ו-99% מהניטריט (Strous et al., 1997b). עם זאת, עדיין ניתן למנות מספר בעיות לתהליך זה:
- קשה להשיג ולזרוע אוכלוסייה המבצעת את תהליך ה-Anammox.
- תהליך זה הינו רגיש מאוד לתרכובות שונות במי השופכין (מתכות כבדות, פנולים?? וכד').
- יש להזרים ניטריט ממקור חיצוני לתהליך. כלומר, לבצע ניטריפיקציה תחילה. למרות הצורך בתהליך קודם, הרי שחלק מן האמוניה צריכה לעבור לניטריט, כך שמדובר בתהליך ניטריפיקציה חסכוני יותר מתהליך הניטריפיקציה המקובל.
מערכת ה-Anammox הינה מערכת מעניינת הודות לחסכון שהיא מביאה בסילוק מי שופכין, אולם יש לדעתי להמשיך לחקור במטרה למצוא את המיקרואורגניזמים המעורבים בתהליך. כשימצאו המיקרואורגניזמים והמכניזם המדויק שבאמצעותו פועל התהליך, אפשר יהיה לנסות לשבט את הגנים ולהביא לידי ביטוי את האנזימים המזרזים את ריאקציות ה-Anammox, ובכך אולי להגדיל את יעילות המערכת.
לדעתי, על האדם לתת את הדעת גם על מקורות הזיהום של תרכובות חנקתיות ולנסות להתמודד עם בעיית הזיהום גם בדרכים של מניעה, כך שהסביבה תזוהם פחות. פתרון אפשרי מסוג זה הוא, למשל, מעבר לחקלאות פחות מאסיבית, פחות מזהמת, אולי כזו הדומה במאפייניה לחקלאות אורגנית. לדעתי, זיהום מי שופכין בתרכובות חנקתיות הוא דוגמה אחת מיני רבות לשימוש לרעה שהאדם עושה בטבע. הבעיות העולות בניסיונות למצוא דרכים לסילוק תרכובות מזהמות אלה ממחישות את הקושי של האדם להתערב בטבע, ואת הצורך להקדים מעשה במחשבה תחילה ולהשקיע משאבים בפיתוח תהליכים שלוקחים בחשבון מניעה של השפעות שליליות על האיזונים העדינים הקיימים בטבע.
מקורות
גורן, נ. (עורכת). (1990). ממנדליזם להנדסה גנטית. יח' 7: הגנום הדינמי. תל-אביב: האונ' הפתוחה.- Arciero, D.M., Hooper, A.B., Cai, M., and Timkovich, R. (1993). Evidence for the structure of the active site Heme P460 in Hydroxylamine oxidoreductase of nitrosomonas. Biochemistry, 32, 9370-9378.
- Enfors, S.O., and Haggstrom, L. (1992). Biological waste water treatment. Bioprocess Technology Fundamentals and Applications. Chap. 19: pp. 329-347.
- Hooper, A.B., Vannelli, T., Bergmann, D.J., and Arciero, D.M. (1997). Enzymology of the oxidation of ammonia to nitrite by bacteria. Antonie van Leeuwenhoek, 71, 59-67.
- Jetten, M.S.M., Horn, S.J., and van Loosdrecht, M.C.M. (1997). Towards a more sustainable municipal wastewater treatment system. Water Science and Technology, 35(9), 171-180.
- Jetten, M.S.M., Strous, M., van de Pas-Schoonen, K.T., Schalk, J., van Dongen, U.G.J.M., van de Graaf, A.A., Logemann, S., Muyzer, G., van Loosdrecht, M.C.M., and Kuenen, G.J. (1999). The anerobic oxidation of ammonium. FEMS Microbiology Reviews, 22, 421-437.
- Mulder, A., van de Graaf, A.A., Robertson, L.A., and Kuenen, J.G. (1995). Anerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor. FEMS Microbiology Ecology, 16, 177-184.
- Schalk, J., Oustad, H., Kuenen, G.J., and Jetten, M.S.M. (1998). The anerobic oxidation of hydrazine: A novel reaction in microbial nitrogen metabolism. FEMS Microbiology Letters, 158, 61-67.
- Schmidt, I., and Bock, E. (1997). Anerobic ammonia oxidation with nitrogen dioxide by Nitrosomonas eutropha. Arch. Microbiology, 167, 106-111.
- Strous, M., van Gerven, E., Kuenen, G.J., and Jetten, M. (1997a). Effectsy of aerobic and microaerobic conditions on anerobic ammonium-oxidizing (Anammox) sludge. Applied and Environmental Microbiology, 63(6), 2446-2448.
- Strous, M., van Gerven, E., Zheng, P., Kuenen, G.J., and Jetten, M.S.M. (1997b). Ammonium removal from concentrated waste streams with the anerobic ammonium oxidation (anammox) process in different reactor configurations. Water Research, 31(8), 1955-1962.
- Van de Graaf, A.A., de Bruijn, P., Robertson, L.A., Jetten, M.S.M., and Kuenen, G. (1996). Autotrophic growth of anerobic ammonium-oxidizing micro-organisms in a fluidized bed reactor. Microbiology, 142, 2187-2196.
- Van de Graaf, A.A., de Bruijn, P., Robertson, L.A., Jetten, M.S.M., and Kuenen, G. (1997). Metabolic pathway of anerobic ammonium oxidation on the basis of 15N studies in a fluidized bed reactor. Microbiology, 143, 2415-2421.
- Van de Graaf, A.A., Mulder, A., de Bruijn, P., Jetten, M.S.M., Robertson, L.A., and Kuenen, G.J. (1995). Anerobic Oxidation of ammonium is a biologically mediated process. Applied and Environmental Microbiology, 61(4), 1246-1251.
- Zart, D., and Bock, E. (1998). High rate of aerobic nitrification and denitrification by Nitrosomonas eutropha grown in a fermentor with complete biomass retention in the presence of gaseous NO2 or NO. Arch. Microbiology, 169, 282-286.
