Charles Darwin okrzyknął dżdżownice w 1881 roku „inżynieriami

Nr wniosku: 220156, nr raportu: 12754. Kierownik (z rap.): mgr inż. Agnieszka Beata Rorat
Charles Darwin okrzyknął dżdżownice w 1881 roku „inżynieriami ziemi”, jednocześnie zwracając
po raz pierwszy uwagę świata nauki na te bezkręgowce. Niemalże sto lat później, doceniono wysoki
potencjał dżdżownic kompostowych w procesie przetwarzania materii organicznej w wermikompost. Proces
ten, nazwany vermikompostowaniem, to niedroga i nowoczesna metoda biodegradacji bioodpadów, w
wyniku której otrzymywany jest wartościowy produkt. Pierwsze próby wykorzystania dżdżownic gatunku
Eisenia fetida do biokonwersji odpadów podjęła grupa amerykańskich naukowców w 1977 roku, a niedługo
później jako substrat w procesie zastosowano z powodzeniem osady ściekowe. Odpad ten, ze względu na
dużą zawartość szeregu zanieczyszczeń, w tym metali ciężkich, chemikaliów oraz mikroorganizmów
patogennych nie powinien być bezpośrednio stosowany jako nawóz w rolnictwie. Jednocześnie zmiany w
prawie europejskim zmuszają inżynierię środowiskową do poszukiwania nowych, skutecznych a zarazem
ekologicznych sposobów ich utylizacji. Kompostowanie i wermikompostowanie to metody biologicznego
rozkładu odpadów w obecności tlenu, które doskonale wpasowują się w strategię recyklingu wartościowych
makro i mikroskładników z osadów ściekowych. Wermikompostowanie to stosunkowo nowa, niedroga i
przyjazna środowisku metoda biodegradacji materii organicznej, w której dżdżownice zatrudnione są jako
naturalne bioreaktory.
Głównym celem projektu było określenie wzajemnych zależności pomiędzy zanieczyszczeniami
(metalami ciężkimi, mikroorganizmami oraz wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi) a
dżdżownicami trzech gatunków: Eisenia fetida, Eisenia andrei oraz Dendrobaena veneta w procesie
wermikompostowania osadów ściekowych. Wybrane gatunki cechuje duża odporność na zmieniające się
warunki atmosferyczne oraz obecne w podłożu zanieczyszczenia. Analiza zmian ekspresji genów, między
innymi metalotioneiny, syntazy fitochelatynowej oraz lizeniny, w korelacji ze zmianami zaobserwowanymi
na poziomie komórkowym umożliwiła częściowe wyjaśnienie mechanizmów zaangażowanych w proces
detoksyfikacji. Poszczególne biomarkery reakcji odpornościowej u dżdżownic wyłonione w projekcie mogą
służyć jako bioindykatory dysfunkcji ekosystemów oraz jako narzędzia do biomonitorowania procesu
wermikompostowania. Układ odpornościowy dżdżownic opiera się na aktywności komórek
immunologicznych (celomocytów) z dwiema subpopulacjami. Amebocyty , które wykazują aktywność
fagocytarną, wykryte zostały u wszystkich poznanych gatunków, podczas gdy obecność
autofluorescencyjnych eleocytów jest gatunkowo zależna. Źródłem wspomnianej fluorescencji jest
częściowo ryboflawina, zaangażowana w procesy odpornościowe u kręgowców. Liczba komórek
odpornościowych, zawartość ryboflawiny oraz zmiany ekspresji poszczególnych genów zaangażowanych w
reakcję stresową ulega zmianom pod wpływem zanieczyszczeń obecnych w substracie.
Wybrane modyfikacje procesu wermikompostowania wpłynęły na jakość produktu uzyskanego w
procesie oraz na odpowiedź stresową dżdżownic. W serii doświadczeń zastosowano różne gatunki
dżdżownic w różnych gęstościach hodowlanych, substrat (osady ściekowe) pochodzące z różnych
oczyszczalni ścieków na terenie Polski oraz Francji charakteryzujące się różną zawartością metali ciężkich,
WWA oraz różnymi właściwościami fizyczno-chemicznymi. Ponadto poszczególne fizyczne o chemiczne
parametry kompostu determinują odpowiedź immunologiczną dżdżownic. Eisenia fetida, Eisenia andrei
oraz Dendrobaena veneta przyspiespieszają rozkład wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i
akumulują niektóre metale ciężkie.
Uzyskane wyniki pozwoliły na stworzenie profilu odpowiedzi immunologicznej dżdżownic
kompostowych w zetknięciu z zanieczyszczeniami zawartymi w substracie. Eksperyment przeprowadzony w
skali laboratoryjnej, czyli propozycja połączenia technologii kompostowania i wermikompostowania
stanowił doświadczenie pilotowe określające dokładnie wpływ dżdżownic kompostowych na jakość
produktu uzyskanego w procesie kompostowania. Dzięki temu możliwe jest rozpoczęcie badań nad
zastosowaniem tego połączonego systemu na skalę przemysłową.