Wpływ wybranych cieczy jonowych na czyste i mieszane kultury mikroorganizmów

• Autorzy: Gendaszewska D. , Liwarska-Bizukojć E.

Warianty tytułu

EN

Effect of the selected ionic liquids on pure and mixed cultures of microorganisms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach wiele ośrodków naukowych i przemysłowych podjęło badania nad cieczami jonowymi, posiadającymi specyficzne właściwości jak np. stosunkowo niska prężność pary czy stabilność chemiczna. Z tego powodu stały się one obiecującą alternatywą dla tradycyjnych rozpuszczalników. Różnorodne wykorzystanie tych związków w przemyśle powoduje, że zwiększa się prawdopodobieństwo przedostania się ich do ścieków, a tym samym do środowiska wodnego. Ze względu na swoje właściwości ciecze jonowe mogą wpływać na mikroorganizmy, w tym na mikroorganizmy osadu czynnego, co z kolei będzie oddziaływało na efektywność biologicznego oczyszczania ścieków. Celem pracy jest przedstawienie przeglądu dotychczasowych wyników badań dotyczących oddziaływania cieczy jonowych na mikroorganizmy ze szczególnym uwzględnieniem populacji mieszanych tworzących osad czynny. Większość autorów przytoczonych publikacji stwierdza, że wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego podstawnika kationu zwiększa się toksyczność cieczy jonowych. Poza tym długość łańcucha alkilowego podstawnika kationu w pewnym stopniu wpływa także na biodegradowalność cieczy jonowych. Natomiast generalnie toksyczność i biodegradowalność w różny sposób zależą od budowy chemicznej tych związków. Wykazano, że na aktywność antydrobnoustrojową ma wpływ wiele czynników jak rodzaj kationu, obecność grupy funkcyjnej oraz w niewielkim stopniu rodzaj anionu. Dalsze badania nad cieczami jonowymi powinny skupić się nad zaprojektowaniem cieczy jonowych, które byłyby w jak największym stopniu przyjazne środowisku.

EN

Ionic liquids (ILs), which are characterized by negligible vapour pressure, have been suggested as a good alternative to traditional organic solvents. For this reason, the number of studies on the toxicity of ILs has steadily increased recently. It concerns particularly imidazolium-based ILs. It must be considered that a release of ILs from industrial processes into aquatic environment may lead to water pollution and increase of ILs concentration in wastewater and as consequence to aquatic environment pollution. The aim of this study is to present the results of several experiments concerning the effect of the ILs on microorganisms, especially on activated sludge rnicroorganisms. It was found that the shorter chain length of the side chain, the lower the toxic effect is. Moreover, a relationship between a biodegradability and the alkyl chain length was observed. It occurred that biodegradability increases with the elongation of alkyl chain length. However, the influence of Ils molecular structure on the toxicity is different from the effect on biodegrability. Additionally, the antimicrobial activity of ionic liquids depends on various factors e.g. the type of cation, functional group and anion. Further studies on ionic liquids should focus on the design of ionic liquids, which would be as much as possible environmentally friendly.

Słowa kluczowe

PL

ciecze jonowe; biodegradowalność; toksyczność; mikroorganizmy; osad czynny

EN

ionic liquid; biodegradability; toxicity; microorganisms; activated sludge

• Wydawca: Bydgoskie Towarzystwo Naukowe
• Czasopismo: Ekologia i Technika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 20, nr 1
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gendaszewska D.

autor

Liwarska-Bizukojć E.

• Politechnika Łódzka, Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, Instytut Technologii Fermentacji i Mikrobiologii, 90-924 Łódź, ul. Wólczańska 171/173

Bibliografia

• 1. Markiewicz M., Jungnickel Ch., Markowska A., Szczepaniak U., Paszkiewicz M., Hupka J., 2009. l-Methyl-3-octylimidazolium Chloride-Sorption and Primary Biodegradation Analysis in Activated Sewage Sludge. Molecules, vol. 14, 4396-4405.
• 2. Tomasik A., 2007. Zielone rozpuszczalniki-ciecze jonowe. VIII Studenckie Spotkanie Analityczne w Krakowie.
• 3. Pernak J., 2010. Ciecze jonowe jako związki wielofunkcyjne. Przemysł Chemiczny, vol. 89/11, 1499-1503.
• 4. Łuczak J., 2010. Badania agregacji imidazoliowych cieczy jonowych w wodzie w odniesieniu do zastosowań w technologii chemicznej. Rozprawa doktorska, Gdańsk.
• 5. Pham T. P., Cho C.W., Yun Y.S., 2010. Environmental fate and toxicity of ionic liquids: A review. Water Research, vol. 44, 352-372.
• 6. Bittner B., Milchert E., Janus E., 2010. Imidazoliowe ciecze jonowe jako rozpuszczalniki w reakcji Dielsa i Aldera. Przemysł Chemiczny, vol. 88/11, 1564-1568.
• 7. Gathergood N., Scammells P.J., Garcia M.T., 2005. Biodegradable ionic liquids. Part II. Effect of the anion and toxicology. Green Chemistry, vol. 7, 9-14.
• 8. Gathergood N., Scammells P.J., Garcia M.T., 2006. Biodegradable ionic liquids Part III. The first readily biodegradable ionic liquids. Green Chemistry, vol. 8, 156-160.
• 9. Docherty K.M., Dixon J.K., Kulpa C.F., 2007. Biodegradability of irnidazolium and pyridinium ionic liquids by an activated sludge microbial community. Biodegradation, vol. 18, 481-493.
• 10. Stolte S., Abdulkarim S., Arning J., Blomeyer-Nienstedt A.K., Bottin-Weber U., Matzke M., Ranke J., Jastorff B., Thoeming J., 2008. Primary biodegradation of ionic liquid cations, Identification of degradation products of l-methyl-3-octylimidazolium chloride and electrochemical wastewater treatment of poorly biodegradable compounds. Green Chemistry, vol. 10, 214-224.
• 11. Romero A., Santos A., Tojo J., Rodriguez A., 2008. Toxicity and biodegradability of imidazolium liquids. Journal of Hazardous Materials, vol. 151, 268-273.
• 12. http://www.rnicrolan.nl/producten. php?gekozenArtID=23
• 13. Kaiser K.L.E., Palabrica V.S., 1991. Photo-bacterium phosphoreum Toxicity Data Index. Water Pollution Research Journal of Canada, vol. 26, No. 3, 361-431.
• 14. Ganske F., Bornscheuer U.T., 2006. Growth of Escherichia coli, Pichia pastoris and Bacil-lus cereus in the presence of the ionic liquids [BMIM][BF4] and [BMIM][PF6] and organic solvents. Biotechnol. Lett. vol. 28, 465-469.
• 15. Matsumoto M., Mochiduki K., Kondo K., 2004. Toxicity of Ionic Liquids and Organic Solvents to Lactic Acid-Producing Bacteria Journal of Bioscience and Bioengineering vol. 98, No. 5, 344-347.
• 16. Wang H., Malhotra S.V., Francis A.J., 2011 Toxicity of various anions associated with me thoxyethyl methyl imidazolium-based ionic liquids on Clostridium sp. Chemosphere, vol 82,1597-1603.
• 17. Grabińska-Sota E., 2010. Wpływ czwartorzędowych soli amonlowych na pracę oczyszczał ni ścieków. Przemysł Chemiczny, vol. 89/11, 1437-1439.
• 18. Chrzanowska M., Łuczak J., Hupka J., 2006. Oczyszczanie ścieków zawierających ciecz jo nową osadem czynnym. Inżynieria ekologiczna, vol. 14, 70-75.
• 19. Liwarska-Bizukojć E., 2011. Influence of Imidazolium Ionic Liquids on Dehydrogenase Activity of Activated Sludge Microorganisms. Water, Air, & Soil Pollution, 1-9.
• 20. Pham T.P., Cho C.W., Jeon C.O., Chung Y.J., Lee M.W., Yun Y.S., 2009. Identification of Metabolites Involved in the Biodegradation of the Ionic Liquid l -Butyl-3-methylpyridin-ium Bromide by Activated Sludge Microorganisms. Environ Sci. Technol. vol. 2, 516-521.
• 21. Docherty K.M., Kulpa C.F., 2005. Toxicity and antimicrobial activity of imidazolium and pyridinium ionic liquids. Green Chemistry, vol. 7, 185-189.
• 22. Ranke J., Molter K., Stock F., Bottin-Weber U., Poczobutt J., Hoffmann J., Ondruschka B., Filser J., Jastorff B., 2004. Biological effects of imidazolium ionic liquids with varying chain lengths in acute Vibrio fischeri and WST-1 cell viability assays. Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 58, 396-404.
• 23. Luis P., Ortiz L, Aldaco R., Irabien A., 2007. A novel group contribution method in the development of a QSAR for predicting the toxicity (Vibrio Fischeri EC50) of ionic liquids. Eco-toxicology and Environmental Safety, vol. 67, 423-429.