CCI20130725130

132

8. Oczyszczanie ścieków w złożach biologicznych

Biofilmy wielogatunkowe są powszechnie wykorzystywane w technologii oczyszczania ścieków. Mogą one także odgrywać niekorzystną rolę w ochronie zdrowia, będąc źródłem groźnych infekcji i zakażeń (w stomatologii, chirurgii, laryngologii i in.), jak również w przemyśle, na przykład zakłócając procesy odwróconej osmozy, zmniejszając wydajność wymienników ciepła czy powodując skażenie przetwarzanej żywności. Biofilmy tworzone przez jeden gatunek drobnoustrojów są rzadko spotykane w naturze, w przemyśle chemicznym są wykorzystywane przy produkcji specyficznych związków organicznych jak np. kwasu octowego.

Biofilmy tworzą się naturalnie najczęściej w wilgotnych i niesterylnych środowiskach. Ich powstawanie jest odpowiedzią bakterii na warunki środowiska umożliwiającą przeżycie. Zastosowanie laserowego skaningowego mikroskopu konfokalnego w badaniach nad strukturą błon biologicznych pozwoliło na stwierdzenie, że drobnoustroje tworzą w biofil-mie małe kolonie, które zajmują łącznie mniej niż 30% jego ogólnej objętości. Pozostałą część stanowią substancje wydzielane przez te komórki na zewnątrz - tzw. egzopolimery (EPS, ang. extracellular polymeric substances), które tworzą macierz pozakomórkową (glikokaliks, rys. 8.1).

błona * komórkowa

ściana

komórkowa

wnętrze

komórki

■V.

Rys. 8.1. Rysunek poglądowy komórki bakteryjnej wraz z otaczającymi ją egzopolimerami tzw. EPS

Zwykle więc błony biologiczne składają się z bardzo dużej liczby mikrokolonii, oddzielonych od siebie siecią kanalików, przez które dostarczane są składniki pokarmowe i usuwane produkty przemiany materii. W głębszych warstwach biofilmu system ten nie funkcjonuje już sprawnie, co powoduje różnicowanie się komórek w biofilmie. Ponadto drobnoustroje wchodzące w skład błon biologicznych wytwarzają cząsteczki sygnałowe w rodzaju feromonów i hormonów zwierzęcych, dzięki czemu tworzą się kolonie o różnorodnej strukturze i funkcjach. W ten sposób biofilm zaczyna funkcjonować jako prymitywny organizm wielokomórkowy (rys. 8.2).