Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία
Θεωρία: 3 ώρες/εβδομάδα | Εργαστήρια: 2 ώρες/εβδομάδα | Μονάδες ECTS: 5
Μαθησιακά αποτελέσματα
- Κατανόηση των βασικών αρχών της Περιβαλλοντικής Βιοτεχνολογίας και το πεδίο εφαρμογών της.
- Κατανόηση του ρόλου των μικροοργανισμών στην λειτουργία των οικοσυστημάτων.
- Γνώση των κυριότερων βιοτεχνολογικών εφαρμογών των μικροοργανισμών σε περιβαλλοντικές πρακτικές για την αποκατάσταση ρυπασμένων περιβαλλοντικών υποστρωμάτων.
- Κατανόηση της χρησιμότητας των μικροοργανισμών ως βιολογικά εργοστάσια παραγωγής νέων προϊόντων με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα με προεκτάσεις στην παραγωγή βιοκαυσίμων (βιοαέριο, βιοαιθανόλη, βιοϋδρογόνο), στην γεωργία (βιολογικά γεωργικά φάρμακα, μυκόρριζες, plant growth promoting rhizobacteria), στην χαρτοβιομηχανία, βιομηχανία πλαστικών, χημικών, εξόρυξη μετάλλων κ.α.
- Εξοικείωση με την εφαρμογή βασικών μικροβιολογικών, μοριακών και αναλυτικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται στην περιβαλλοντική βιοτεχνολογία.
- Απόκτηση της ικανότητας κριτικής αξιολόγησης καταστάσεων και δεδομένων και ικανότητα σχεδιασμού και σύνθεσης σχεδίων επίλυσης περιβαλλοντικών προβλημάτων βασιζόμενοι στην βιοτεχνολογία.
- Ικανότητα σχεδιασμού νέων βιοτεχνολογικών διεργασιών για την δημιουργία προϊόντων με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος
- Εισαγωγή στην Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία και μικροοργανισμοί – εργαλεία
- Μικροοργανισμοί και γεωχημικοί κύκλοι
- Περιβαλλοντικοί ρύποι και μικροβιακές μετατροπές
- Ανόργανοι και οργανικοί ρύποι
- Μηχανισμοί μικροβιακής διάσπασης οργανικών ρύπων
- Βιολογική Αποκατάσταση: Βασικές αρχές, μέθοδοι και στρατηγικές εφαρμογής (βιο-ενεργοποίηση, βιο-εμπλουτισμός) – παραδείγματα, Βιολογική απορρύπανση μετάλλων (Cr, As, Se, Hg), ραδιονουκλεϊδίων (U, Te), οργανικών ρύπων (PAHs, PCBs, φυτοφάρμακα, ΤΝΤ, κ.α.), τεχνολογικές προεκτάσεις στην εφαρμογή της βιολογικής αποκατάστασης (insitu, exsitu)
- Χρήση μυκήτων και βακτηρίων στην βιολογική απορρύπανση: Μύκητες λευκής σήψης – βακτήρια, χρήσεις, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
- Φυτική Αποκατάσταση: Βασικές αρχές (συντελεστής φυτικής συσσώρευσης) και περιγραφή των βασικών μεθόδων εφαρμογής της φυτικής απορρύπανσης (φυτική συσσώρευση, διήθηση, εξάτμιση και σταθεροποίηση), προβλήματα εφαρμογής.
- Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία και Γεωργία:
- Μικροοργανισμοί ως βιολογικά εντομοκτόνα (Bacillusthuringienis, Βακιλοϊοί, γενετική βελτίωση, θέματα ασφάλειας χρήσης)
- Μικροοργανισμοί ως βιολογικά μυκητοκτόνα – Μηχανισμοί δράσης (Trichodermasp. Pseudomonasfluorescens)
- Μικροοργανισμοί ως βιολογικά λιπάσματα – Συμβιωτικά συστήματα φυτών – μικροοργανισμών (αζωτοδεσμευτικά βακτήρια και μυκορριζικοί μύκητες), Ριζοβακτήρια προωθητικά φυτικής ανάπτυξης (PGPR), Προβλήματα και μέθοδοι εφαρμογής
- Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία και Βιο-καύσιμα:
- Βιο-αέριο
- Βιο-αιθανόλη
- Βιο-υδρογόνο
- Περιγραφή βιομηχανικών διεργασιών, μικροοργανισμοί και συνθήκες, βιοτεχνολογικές παρεμβάσεις για βελτιστοποίηση
- Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία και βιομηχανικές διεργασίες:
- Βιολογικά υποβοηθούμενη εξόρυξη πετρελαίου
- Βιολογική ανάκτηση μετάλλων
- Παραγωγή βιο-πολυμερών – βιο-πλαστικών
- Παραγωγή επιφανειοδραστικών ουσιών βιολογικής προέλευσης
- Βιολογική λεύκανση χαρτιού
Εργαστηριακές Ασκήσεις
- Μύκητες λευκής σήψης – προσδιορισμός ενζυμικής δραστικότητας λακάσης.
- Μύκητες λευκής σήψης – προσδιορισμός ενζυμικής δραστικότητας εξαρτώμενης του Mn υπεροξειδάσης.
- Δενδροειδείς μυκορριζικοί μύκητες – εκτίμηση αποικισμού σε ριζικό σύστημα καλαμποκιού.
- Απομόνωση βακτηρίων που αποδομούν γεωργικά φάρμακα – επίστρωση σε εκλεκτικά θρεπτικά μέσα.
- Απομόνωση βακτηρίων που αποδομούν γεωργικά φάρμακα – επιλογή βακτηρίων και αξιολόγηση. αποδομητικής ικανότητας σε υγρά θρεπτικά μέσα.
- Αξιολόγηση ποικιλότητας μικροοργανισμών σε έδαφος – εξαγωγή DNA από δείγμα εδάφους, μοριακή αποτύπωση με την μέθοδο DGGE.
Τρόπος Αξιολόγησης
Η επίδοση των φοιτητών στο μάθημα αξιολογείται με βάση τις επιδόσεις τους σε γραπτές εξετάσεις στο τέλος του εξαμήνου (90%) και σε εργασία που καλούνται να παρουσιάσουν προφορικά με την ολοκλήρωση του εξαμήνου (10%).
Προτεινόμενα Συγγράμματα
- Scragg A. 1999. Environmental Biotechnology. Pearson Education Limited, ISBN: 0 582 27682 9
- Evans GM, Furlong JC. 2003. Environmental Biotechnology. Theory and Application. Willey and Sons, ISBN: 0-470-84372-1
Εκπαιδευτικό Υλικό / E-class
https://eclass.uth.gr/courses/BIO_U_154/
Χρήσιμες Συνδέσεις:
- Ιστοσελίδα Ερευνητικού Προγράμματος ECOMYCORRHIZA http://ecomycorrhiza.bio.uth.gr
- Ιστοσελίδα Ελληνικής Επιστημονικής Εταιρίας ΜΙΚΡΟΒΙΟΚΟΣΜΟΣ http://www.mikrobiokosmos.org
- Ιστοσελίδα Ένωσης Ευρωπαϊκών Εταιρειών Μικροβιολογίας (FEMS) http://www.fems-microbiology.org
- Αμερικανική Εταιρεία Μικροβιολογίας (AMS) http://www.asm.org
- Διεθνής Ένωση Μικροβιακής Οικολογίας (ISME) http://www.isme-microbes.org
- Ένωση Περιβαλλοντικής Τοξικολογίας και Ρύπανσης (SETAC) http://www.setac.org
- Ένωση Εφαρμοσμένης Μικροβιολογίας (Society for Applied Microbiology) http://www.sfam.org.uk
- Διεθνής Ένωση Μυκορριζών (International Mycorrhiza Society) http://www.mycorrhizas.org
Διδάσκοντες
Δημήτριος Καρπούζας (Υπεύθυνος)
