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Als '''Bioremediation''' oder auch '''biologische Sanierung''' wird der Einsatz von Organismen ([[Prokaryonten]], Pilze oder [[Gefäßpflanzen|Pflanzen]]) zur biologischen Entgiftung von [[Ökosystem]]en bezeichnet, die verunreinigt und mit [[Schadstoff]]en belastet sind.<ref name="pearson">Thomas M. Smith, Robert L. Smith: ''Ökologie'', Pearson Studium Verlag, Seite 850, ISBN 978-3-8273-7313-7</ref> Die Bezeichnung ist abgeleitet vom selten gebräuchlichen Wort „Remedium“ für [[Heilmittel]].

== Einsatzgebiete ==
Die ursprünglichen Einsatzgebiete für die Bioremediation waren vor allem die [[Altlastensanierung]], etwa um ausgelaufenes Öl abzubauen oder [[Abraumhalde]]n mit [[Radioaktivität|radioaktiven]] Abfällen zu reinigen. Wichtige Einsatzgebiete sind außerdem die Beseitigung von [[Lösungsmittel]]n, [[Kunststoff]]en und [[Schwermetalle]]n sowie Giftstoffen wie [[DDT]] und [[Dioxine]]n. Bioremediation ist eine Methode, die im Kontext von [[Renaturierungsökologie|Renaturierungsmaßnahmen]] eingesetzt wird.

== Gefäßpflanzen ==
{{Hauptartikel|Phytosanierung}}

Einige Pflanzenarten, sogenannte [[Hyperakkumulator-Pflanze]]n, sind in der Lage, unter Umständen toxische Metalle wie [[Zink]], [[Nickel]], [[Blei]] oder [[Cadmium]] in ihrem Gewebe in beträchtlicher Konzentration anzureichern. Diese Fähigkeit wird als Anpassungleistung an Wuchsorte auf [[schwermetall]]haltigen Böden gedeutet. Im Kontext der biologischen Sanierung können diese Arten in Gebieten bewusst eingesetzt werden, die zum Beispiel durch den [[Bergbau]] oder andere anthropogene Aktivitäten mit Schwermetallen kontaminiert worden sind und rekultiviert werden sollen. Wenn die ausgesetzten Pflanzenarten nach einer gewissen Zeit abgeerntet werden, werden auch die von ihnen gespeicherten Schadstoffe aus dem Ökosystem entfernt.<ref name=pearson/> Die Effektivität der Hyperakkumulatoren Mineralien anzureichern, hat einen neuen Wirtschaftszweig eröffnet, das Phytomining. Dabei werden Hyperakkumulatoren gezielt zur Gewinnung von Mineralien auf Böden mit einer hohen Metall-Konzentration angebaut. Nach Ernte, Trocknung und Verbrennung der Pflanze werden die Mineralien chemisch aus der Asche der Pflanze herausgelöst und zur Weiterverwendung in der Industrie aufgearbeitet.<ref>{{cite journal |first=A. |last=Bani |last2=Imeri, A. |last3=Echevarria, G. |last4=Pavlova, D. |last5=Reeves, R.D. |last6=Morel, J.L. |last7=Sulçe, S. |year=2013 |title=Nickel hyperaccumulation in the serpentine flora of Albania |journal=Fresenius Environmental Bulletin, 22(6), S. 1792–1801 |language=en}}</ref>

Das [[Gebirgs-Hellerkraut]] (''Thlapsi caerulescens'') ist ein Beispiel für eine Pflanzenart, die Zink in hohem Maß speichern kann, ebenso wie die [[Hallersche Schaumkresse]] (''Arabidopsis halleri''). Bei der Hallerschen Schaumkresse wurden in den Blättern Zinkkonzentrationen von etwa 1,5 % der [[Trockenmasse]] bei Messungen festgestellt. Im Vergleich zu der Speicherfähigkeit anderer ebenfalls metalltoleranter Pflanzen des gleichen Standorts lag die [[Bioakkumulation|Akkumulationsfähigkeit]] der Hallerschen Schaumkresse um mehr als das 100fache höher. Nickel in hohen Konzentrationen können einige Arten der Gattung [[Steinkraut]] (''Alyssum'') in den Blättern speichern. Messungen ergaben Anreicherungen von mehr als 2 % der Trockenmasse.<ref name="pearson" /> Der amerikanische [[Zurückgebogener Amarant|Gekrümmte Fuchsschwanz]] (''Amaranthus retroflexus'') ist in der Lage, große Mengen an [[Caesium|Cäsium]] einzulagern.

== Flechten ==
Die [[Flechte]]nart ''[[Trapelia involuta]]'' kann Böden besiedeln, die mit [[Uran]]staub kontaminiert sind. Beobachtet wurde dies bei Böden, die mit Uranstaub infolge von Bergbauaktivitäten verschmutzt waren. Diese Flechtenart bildet dunkles Pigment aus, das die Fähigkeit besitzt, Uran zu speichern. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich sowohl für biologisches [[Monitoring]] als auch eventuell für eine biologische Sanierung.<ref name=pearson/>

== Pilze ==
Die [[Weißfäule]] wird zur Bioremediation organischer Stoffe untersucht.<ref name="DOI10.3184/095422914X14047407349335">Christopher J. Rhodes: ''Mycoremediation (bioremediation with fungi) – growing mushrooms to clean the earth.'' In: ''[[Chemical Speciation & Bioavailability]].'' 26, 2015, S. 196, {{DOI|10.3184/095422914X14047407349335}}.</ref>

== Prokaryonten ==
Die Ökologie hat zahlreiche Prokaryonten auf ihre Fähigkeit hin untersucht, zur biologischen Sanierung von Böden oder auch Gewässer beizutragen. Um hier Erkenntnisse zu gewinnen, wurden die [[Genom]]e von etwa sieben Prokaryontenarten auf diese Fragestellung hin entschlüsselt. Bei dem [[Bakterium]] ''[[Shewanella oneidensis]]'' wurde beispielsweise herausgefunden, dass es lösliches Uran, [[Chrom]] und löslichen [[Stickstoff]] in unlösliche Formen überführen kann. Der Vorteil wird darin gesehen, dass die unlöslichen Substanzen weniger leicht ausgewaschen werden können und dadurch ein besserer Grund- und Fließgewässerschutz gegeben ist.<ref name=pearson/>

== Biotechnologie ==
Auch die [[Biotechnologie]] forscht daran, wie sie mit biotechnologischen Methoden die Leistung der Organismen, die zur biologischen Sanierung eingesetzt werden, verbessern kann.<ref name=pearson/>

Mit Methoden der [[Gentechnik]] wurde das Spektrum der Möglichkeiten weiter ausgebaut. Heute ist es etwa möglich, [[Gen]]e von schwer zu kultivierenden [[Bakterien]] in andere Bakterien einzupflanzen und so die positiven Eigenschaften der neu geschaffenen Organismen zu nutzen. Um sie besser kontrollieren zu können, werden ihnen außerdem Gene eingepflanzt, die sie von der Zufuhr bestimmter Stoffe abhängig machen, so dass sie ohne diese absterben. Auch wurden z. B. Gene für [[Leuchtstoff]]e zur Markierung eingepflanzt. Die verändertem Stämme werden als "genetic engineered microorganisms", meist abgekürzt GEMs, bezeichnet. GEMs sind für verschiedene Einsatzgebiete wie z. B. Kontaminationen mit Öl<ref>Obidimma C. Ezezika, Peter A. Singer (2010): ''Genetically engineered oil-eating microbes for bioremediation: Prospects and regulatory challenges''. Technology in Society Volume 32, Issue 4: 331–335. {{doi|10.1016/j.techsoc.2010.10.010}}</ref>, Abbau von aromatischen Verbindungen bei Sauerstoffmangelbedingungen<ref>Meltem Urgun-Demirtas, Benjamin Stark, Krishna Pagilla (2006): ''Use of Genetically Engineered Microorganisms (GEMs) for the Bioremediation of Contaminants''. Critical Reviews in Biotechnology Band 26, No. 3: 145-164.</ref> oder Schwermetallen<ref>Jay Shankar Singh, P.C. Abhilash, H.B. Singh, Rana P. Singh, D.P. Singh (2011): ''Genetically engineered bacteria: An emerging tool for environmental remediation and future research perspectives''. Gene 480 (2011) 1–9. {{doi|10.1016/j.gene.2011.03.001}}</ref> entwickelt worden. Der Einsatz von GEMs wird vielfach kritisiert. Hauptkritikpunkt ist dabei, dass freigesetzten Bakterienstämme nicht mehr kontrollier- oder rückholbar sind und sich Eigenschaften der neuartigen Stämme durch horizontalen Gentransfer auf andere Stämme übertragen könnten. Auch die hochgespannten Erwartungen an die technischen Vorteile haben sich in vielen Anwendungsbeispielen nicht bestätigt.<ref>Ildefonso Cases & Víctor de Lorenzo (2005): ''Genetically modified organisms for the environment: stories of success and failure and what we have learned from them''. International Microbiology 8(3): 213-222.</ref> Ein Einsatz im Freiland, der über Feldversuche hinausginge, erfolgt bisher nicht.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Biotechnologie]]
[[Kategorie:Ökologische Methode]]
[[Kategorie:Renaturierungsökologie]]

Bioremediation - Versionsgeschichte

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