W Biochemistry „ Anammox ” jest skrótem dla beztlenowej utleniania z amonowego NH 4 +.(„ Year aerobic amm onium ox idation ” w języku angielskim). Jest to ważny szlak metaboliczny drobnoustrojów w cyklu azotowym . Od bakterii , które wykonują tego procesu zostały zidentyfikowane w 1999 roku i tworzą w czasie niespodziankę dla społeczności naukowej. Ten typ reakcji zachodzi w wielu środowiskach naturalnych. Metoda usuwania amoniaku opracowana przez Delft University of Technology jest również sprzedawana pod nazwą anammox .
W procesie biologicznym kation amonu NH 4 +utlenia się przez anion azotynowy NO 2 -dając azot N 2. Proces ten dostarcza do 50% azotu wytwarzanego w oceanach. Jest zatem ważnym pochłaniaczem azotu, który ogranicza w ten sposób pierwotną produkcję oceanów. Globalna reakcja jest napisana:
NH 4 ++ NIE 2 -→ N 2+ 2 H 2 O.Bakterie, które prowadzą proces Anammox należą do bakterii Gromada Planktomycetes , najlepiej znany genera które są Planctomyces i Pirellula . Obecnie zdefiniowano (tymczasowo) pięć rodzajów bakterii anammox: Brocadia , Kuenenia , Anammoxoglobus i Jettenia dla gatunków słodkowodnych oraz Scalindua dla gatunków morskich.
Bakterie Anammox charakteryzują się kilkoma niezwykłymi właściwościami.
Początkowo proces anammox obserwowano w temperaturach od 20 ° C do 43 ° C , ale ostatnio zaobserwowano go w gorących źródłach w temperaturach między 36 ° C a 52 ° C oraz w kominach hydrotermalnych. Położonych wzdłuż grzbietu środkowoatlantyckiego w temperatury pomiędzy 60 ° C a 85 ° C .
Metoda anammox polega na eliminacji amoniaku w ściekach i składa się z dwóch oddzielnych procesów. Pierwszym krokiem jest częściowa nitryfikacja ( nitrozacja ) połowy amonu do azotynu przez bakterie, takie jak Nitrosomonas :
4 NH 4 ++ 3 O 2→ 2 NH 4 ++ 2 NO 2 -+ 4 H + + 2 H 2 O.Bakterie Anammox mogą następnie przekształcić amon NH 4 +i azotyn NO 2 -w azocie N 2i około 15% azotanu NO 3 - :
NH 4 ++ NIE 2 -→ N 2+ 2 H 2 O.Oba procesy mogą odbywać się w jednym reaktorze, w którym dwie cechy bakterii tworzą zwarte granulki.
Proces Anammox stanowi obiecującą alternatywę dla konwencjonalnych technik usuwania azotu stosowanych w oczyszczalniach ścieków. Z tego powodu zgłoszono już kilka patentów wykorzystujących właściwości procesu anammox. W przeciwieństwie do flory bakteryjnej występującej na etapach biologicznego oczyszczania oczyszczalni ścieków, bakterie z rodzaju Brocadia anammoxidans są w stanie pozbyć się tlenu, a nawet zużywać dwutlenek węgla (gaz cieplarniany). Dzięki temu można zmniejszyć kosztowne napowietrzanie stawów, a tym samym zmniejszyć koszty oczyszczania i emisję CO 2 nawet o 88%. Rozwój nowych procesów oparty jest na badaniach prowadzonych w latach 90. XX wieku, koncentrujących się na aktywności mikrobiologicznej podczas procesów nitryfikacji / denitryfikacji, aw szczególności na mechanizmach utrudniających dostępność azotu. Na wyróżnienie zasługują prace wykonane w Wiedniu (Nowak und Svardal, 1993; Nowak, 1996), Delft (van Niel i in., 1993; van Loosdrecht und Jetten, 1998) i Hanowerze (Abeling, 1994; Hippen, 1999) tutaj. cytowany. Odkrycia te są stosowane w Rotterdamie od początku 2006 r. W Niemczech procesy Anammox są stosowane od 2000 r. W różnych oczyszczalniach, jednak nadal ograniczają się do oczyszczania części ścieków (np. Ługu osadowego). Jak dotąd na rynku dostępne są różne systemy do tego konkretnego zastosowania. W kolejnych latach zwielokrotnienie eksperymentów na pełnowymiarowych instalacjach pozwoli wykazać, w jakim stopniu spełnia to wymagania techniczne i ekonomiczne funkcjonowania oczyszczalni. Zastosowanie procesu Anammox do całej wstępnie uzdatnionej wody było do tej pory przedmiotem tylko jednego zastosowania w Austrii , w ramach oczyszczalni ścieków Strass (Val de Ziller ). Zainteresowanie polega również na zmniejszeniu wymagań dotyczących utleniania i unikaniu emisji CO 2 . Wyzwaniem w tym przypadku jest stworzenie idealnych warunków dla rozwoju bakterii anammox (takich jak temperatura uzdatnionej wody, wiek szlamu itp.).
Nitryfikacja / denitryfikacja (stopniowa przemiana amoniaku w azotyny, a następnie w azotany, a następnie w azot atmosferyczny poprzez aktywność bakteriologiczną w warunkach beztlenowych ) od dawna uważana jest za jedyne źródło uwalniania azotu z powietrza. Odkrycie utleniania amonu przez bakterie beztlenowe ma zatem szerokie konsekwencje dla naukowego zrozumienia cyklu azotowego. Proces anammox nadaje nowy wymiar cyklowi azotu w oceanach.