Παρακολουθήστε την Ερευνητική Διάλεξη της Δρ. κ. Αντωνίου Ελευθερίας τη Δευτέρα  17 Ιουλίου και ώρα 10:00 (UTC+2)  διαδικτυακά μέσω zoom (βλ. παρακάτω).

Join Zoom Meeting:

https://tuc-gr.zoom.us/j/96705379271?pwd=encxcm1qd1hyOGhjS0MzUmhvZEUrUT09

Meeting ID:        967 0537 9271

Passcode:            374838

Τίτλος στα Ελληνικά:

Περιβαλλοντικές Εφαρμογές Βιοχημικής Μηχανικής: Kαινοτόμα και πολυλειτουργικά εργαλεία βιοχημικής μηχανικής για την αντιμετώπιση διαρροών πετρελαίου στο περιβάλλον.

Τίτλος στα Αγγλικά:

Environmental applications of Biochemical Εngineering: Innovative and multifunctional biochemical engineering tools for combating hydrocarbon releases in the environment.

Περίληψη

Ο κόσμος μας σήμερα χρειάζεται να βρει περισσότερους τρόπους για να παραμείνει βιώσιμος, επομένως η χρήση της Βιοχημικής Μηχανικής για την ανάπτυξη βιοχημικών διεργασιών για την αντιμετώπιση περιβαλλοντικών προβλημάτων είναι μεγάλης σημασίας. Καθώς οι τεχνολογικές εξελίξεις οδηγούν τη “blue economy” σε ολοένα και βαθύτερα νερά (ultra-deep drilling), ο ρυθμός εκμετάλλευσης των βαθέων υδάτων θα ξεπεράσει τον ρυθμό με τον οποίο κατανοούμε τις συνέπειες των ανθρωπογενών επιπτώσεων σε αυτόν τον βιότοπο. Καθώς γίνονται διαθέσιμες προηγμένες τεχνολογίες γεωτρήσεων, ο κίνδυνος διαρροής υδρογονανθράκων σε βαθιά νερά, λόγω εξερεύνησης και εκμετάλλευσης αποθεμάτων σε βάθη >2000m, είναι πιθανό να αυξηθεί τα επόμενα χρόνια. Τα αποτελεσματικά μέτρα μετριασμού διαρροών σε μεγάλα βάθη απαιτούν στέρεη επιστημονική γνώση της απόκρισης του οικοσυστήματος σε τέτοιες διαταραχές. Στην περίπτωση των οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων, η υδροστατική πίεση είναι μια βασική περιβαλλοντική παράμετρος που έχει παραβλεφθεί σε μεγάλο βαθμό στις μελέτες βιοαποκατάστασης λόγω των τεχνολογικών προκλήσεων όσον αφορά τη λήψη και τη διατήρηση δειγμάτων σε υψηλή πίεση (>20MPa). Απαιτείται ex situ πειραματισμός σε συνθήκες που μιμούνται το in situ περιβάλλον για να επιτευχθούν αξιόπιστα αποτελέσματα. Μετά το ατύχημα του Deepwater Horizon το 2010, κατέστη προφανές ότι δεν είχαν αναπτυχθεί στρατηγικές αντιμετώπισης για τέτοια περιστατικά και οι ελπίδες είχαν εναποθέσει σε αυτόχθονες μικροοργανισμούς για την καταπολέμηση της μόλυνσης από πετρέλαιο. Σε μια προσπάθεια να αποφευχθεί η άφιξη του πετρελαίου στις παράκτιες γραμμές και να ενισχυθεί η μικροβιακή αποικοδόμηση, εφαρμόστηκε μια απαράμιλλη ποσότητα διασκορπιστικών. Στην ερεύνα μας χρησιμοποιήσαμε ένα νέο σύστημα δειγματοληψίας και πειραματισμού υψηλής πίεσης για τη συλλογή και την επώαση μικροβιακών κοινοτήτων βαθέων υδάτων (600 -1000 m, ανοιχτά της νότιας Κρήτης) διατηρώντας την in situ πίεση καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας. Οι αδιατάρακτες μικροβιακές κοινότητες υποβλήθηκαν σε συνεχώς χαμηλά επίπεδα μόλυνσης από πετρέλαιο και διασκορπιστικών ουσιών σε έναν βιοαντιδραστήρα υψηλής πίεσης, μιμούμενοι τις συνθήκες μέσα σε ένα πλούμιο υδρογονανθράκων σε βαθιά νερά. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης συμβάλλουν σε ένα σχέδιο αντιμετώπισης και μετριασμού των επιπτώσεων τυχόν διαρροών πετρελαίου σε περιβάλλοντα βαθέων υδάτων, προσαρμοσμένο στην περίπτωση της θάλασσας της Ανατολικής Μεσογείου.

Abstract

Our world today needs more ways to become sustainable, thus the use of Biochemical engineering for the development of biological-based processes to address environmental problems is of great importance. As technological advancements drive the “blue economy” in increasingly deeper waters (ultra-deep drilling), the rate at which the deep sea is exploited will outpace the rate at which we understand the consequences of anthropogenic impact on this habitat. As advanced drilling technologies become available, the risk of deep-sea accidental hydrocarbon releases, due to exploration and exploitation of reserves at depths >2000m, is likely to increase in coming years. Effective mitigation measures at great depths require solid scientific knowledge of the ecosystem’s response to such perturbations. In the case of deep-sea ecosystems hydrostatic pressure is a key environmental parameter that has been largely overlooked in bioremediation studies due to technological challenges in obtaining and maintaining samples at high pressure (>20MPa). Ex situ experimentation at conditions that mimic the in situ environment is needed to achieve reliable results. After the DWH accident in 2010, it became evident that no response strategies had been developed for such incidents, and hopes were pinned to indigenous microorganisms to combat oil contamination. In an effort to avoid oil reaching coastal lines and to enhance microbial degradation, an unparalleled amount of dispersants were applied. We used a novel high-pressure sampling and experimentation system to collect and incubate deep water microbial communities (600 -1000 m, off southern Crete) maintaining the in situ pressure during the whole process. The undisturbed microbial communities were subjected to constantly low levels of oil contamination and dispersant in a high-pressure bioreactor, emulating the conditions within a deep-water hydrocarbon plume. The results of this study contribute towards a mitigation plan for accidental oil releases in deep-sea environments, tailored to the Eastern Mediterranean Sea.

Short Bio

Dr. Antoniou is a Chemical Engineer with a Chemical Engineering Diploma from the National Technical University of Athens (NTUA), a Master of Engineering Degree and a Doctor of Philosophy Degree (PhD) from the Chemical & Biological Engineering Department of the State University of New York at Buffalo (SUNY at Buffalo). In 2016 she was funded by Stavros Niarchos Foundation (SNF) to study "Biosurfactant production from marine hydrocarbon-degrading bacteria for combating oil spills" and in 2019 her proposal “DEEPSEA - Bioremediation of hydrocarbon releases in deep sea” was funded by the Hellenic Foundation for Research and Innovation (ΕΛΙΔΕΚ) and was hosted by the School of Chemical and Environmental Engineering (CHENVENG) at Technical University of Crete (TUC). Her research interest focuses on the development of biological-based processes to address environmental problems, such as bioremediation technologies and bioproducts (biosurfactants) production and characterization, used for combating oil spills in the sea. Lately, she has developed high pressure experimental processes to study the effect of hydrostatic pressure on the biodegradation of hydrocarbons by pelagic and benthic deep-sea microbial communities of the Eastern Mediterranean Sea. The last two years is working as a Laboratory Teaching Staff at the School of mineral Resources Engineering in TUC in the Laboratory of PVT and Core Analysis.