Ενεργοί μικροοργανισμοί (ΕΜ), τι είναι, τι κάνουν και που χρησιμοποιούνται;

Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί (ΕΜ) συνιστούν μια καινοτόμο βιοτεχνολογία που αξιοποιεί τη δύναμη των ωφέλιμων μικροβίων για την υποστήριξη βιώσιμων πρακτικών στη γεωργία, την κτηνοτροφία, την περιβαλλοντική διαχείριση και την ανθρώπινη υγιεινή. Aποτελούνται από ένα πολυποίκιλο μείγμα ζωντανών μικροοργανισμών που συνεργούν για να βελτιώσουν το μικροβιακό οικοσύστημα του εδάφους, του νερού ή ακόμα και μιας επιφάνειας, ανταγωνιζόμενοι τα βλαβερά μικρόβια και ενισχύοντας τις φυσικές διεργασίες αποδόμησης και ανακύκλωσης των θρεπτικών.

Πίνακας Περιεχομένων

1. Εισαγωγή

Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί (ΕΜ) είναι ένα μείγμα ευεργετικών μικροβίων που χρησιμοποιείται ως οικολογική τεχνολογία για τη βελτίωση ποικίλων βιολογικών διεργασιών. Η ιδέα αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1980 από τον Ιάπωνα καθηγητή Teruo Higa, με σκοπό να αξιοποιηθούν ομάδες «φιλικών» μικροοργανισμών για την προαγωγή της υγείας του περιβάλλοντος και των οργανισμών [1] [2]. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά χημικά μέσα, οι ΕΜ προσφέρουν μια βιολογική προσέγγιση: αντί να εξολοθρεύουν τα μικρόβια αδιακρίτως, εισάγουν ωφέλιμους μικροοργανισμούς στο οικοσύστημα. Έτσι, εφαρμόζονται σήμερα σε πολλούς τομείς, από τη βελτίωση του εδάφους και της φυτικής παραγωγής, μέχρι την επεξεργασία αποβλήτων, την κτηνοτροφία, ακόμη και την καθαριότητα και υγιεινή [1].

2. Τι είναι οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί (ΕΜ)

Οι ΕΜ αποτελούνται από ένα συνδυασμό διαφορετικών ειδών μικροοργανισμών που συνυπάρχουν αρμονικά σε υγρό διάλυμα. Πρόκειται κυρίως για βακτήρια και μύκητες που υπάρχουν στη φύση και δεν είναι παθογόνα. Συγκεκριμένα, ένα τυπικό διάλυμα ΕΜ περιλαμβάνει γαλακτοβακτήρια (βακτήρια γαλακτικού οξέος), ζυμομύκητες (μαγιά), φωτοσυνθετικά βακτήρια, ακτινομύκητες και άλλους μύκητες, σε υψηλή πυκνότητα (της τάξης εκατοντάδων εκατομμυρίων κυττάρων ανά ml) [1]. Οι μικροοργανισμοί αυτοί καλλιεργούνται συνήθως με φυσική ζύμωση χρησιμοποιώντας μελάσα (ζαχαροκάλαμο) ως υπόστρωμα, σε ένα όξινο περιβάλλον (pH ~3,5) που προκύπτει από τη ζύμωση [1]. Αξίζει να σημειωθεί ότι συνδυάζονται τόσο αερόβια όσο και αναερόβια είδη, κάτι ασυνήθιστο, γεγονός που επιτυγχάνεται χάρη στη συμβιωτική τους δράση.

3. Μηχανισμοί δράσης των ΕΜ

Οι ΕΜ επιδρούν μέσω ποικίλων βιολογικών μηχανισμών στο περιβάλλον και στους οργανισμούς. Πρώτον, λειτουργούν ανταγωνιστικά προς τους παθογόνους μικροοργανισμούς: οι ωφέλιμοι μικροοργανισμοί που περιέχονται στο μείγμα πολλαπλασιάζονται και καταλαμβάνουν τους διαθέσιμους πόρους και χώρους, εμποδίζοντας έτσι την ανάπτυξη επιβλαβών μικροβίων μέσω φαινομένων ανταγωνιστικού αποκλεισμού [1]. Επιπλέον, πολλά από τα είδη των ΕΜ παράγουν αντιμικροβιακές ουσίες (όπως οργανικά οξέα, ένζυμα, βακτηριοσίνες) και έτσι αναστέλλουν άμεσα παθογόνους οργανισμούς. Για παράδειγμα, τα γαλακτοβακτήρια παράγουν γαλακτικό οξύ που μειώνει το pH και δρα αντισηπτικά, αναστέλλοντας σήψεις και την ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων στο υπόστρωμα.

Αντιοξειδωτική δράση

Παράλληλα, έχει παρατηρηθεί ότι ορισμένοι μικροοργανισμοί των ΕΜ εκκρίνουν αντιοξειδωτικές ουσίες που δεσμεύουν τις ελεύθερες ρίζες και μειώνουν την οξειδωτική υποβάθμιση οργανικών υλικών [1]. Συνολικά, η συνέργεια μεταξύ διαφορετικών ομάδων (π.χ. των φωτοσυνθετικών βακτηρίων με τα ζυμομύκητα και τα γαλακτοβακτήρια) δημιουργεί ένα μικροβιακό οικοσύστημα όπου τα προϊόντα του ενός είδους μπορούν να αξιοποιηθούν από άλλα, διαμορφώνοντας ένα ευνοϊκό περιβάλλον για διεργασίες ωφέλιμες προς τα φυτά, τα ζώα και τα υλικά [1].

Ένας ακόμη βασικός μηχανισμός δράσης των ΕΜ είναι η επιτάχυνση της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης και η ενίσχυση του κύκλου των θρεπτικών στοιχείων. Οι μικροοργανισμοί του μείγματος διασπούν ταχύτατα οργανικές ουσίες (υπολείμματα τροφών, κοπριά, φυτικά υλικά) σε απλούστερες μορφές, μετατρέποντάς τες σε χρήσιμα προϊόντα όπως χούμο, διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο ή διαθέσιμα ανόργανα θρεπτικά [1]. Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση της γονιμότητας των εδαφών καθώς απελευθερώνονται θρεπτικά συστατικά (άζωτο, φώσφορος κ.ά.) που μπορούν να προσληφθούν από τα φυτά. Επιπλέον, ορισμένα είδη ΕΜ (π.χ. τα φωτοτροφικά βακτήρια) μπορούν να αξιοποιήσουν την ηλιακή ακτινοβολία και να συνθέσουν βιοδραστικές ουσίες, παρέχοντας ενέργεια και πρόσθετα μεταβολικά προϊόντα που ενισχύουν την ανάπτυξη των φυτών και άλλων μικροοργανισμών. Συνοπτικά, μέσω της αποδόμησης, του ανταγωνισμού και της συμπαραγωγής ωφέλιμων ουσιών, οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί δημιουργούν συνθήκες που προάγουν τη σταθερότητα και υγεία του μικροβιακού οικοσυστήματος προς όφελος του περιβάλλοντος και των ανώτερων οργανισμών [1].

4. Τομείς εφαρμογής των ΕΜ

4.1 Γεωργία

Η γεωργία ήταν ο πρώτος και κύριος τομέας εφαρμογής της τεχνολογίας των ΕΜ. Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί χρησιμοποιούνται ως βιολογικά εδαφοβελτιωτικά και βιολιπάσματα με στόχο τη βελτίωση της γονιμότητας του εδάφους, την ενίσχυση της ανάπτυξης των καλλιεργειών και τη μείωση της ανάγκης για χημικά λιπάσματα και φυτοφάρμακα. Πλήθος μελετών έχει αναφερθεί στη διεθνή βιβλιογραφία σχετικά με τις επιδράσεις των ΕΜ στα φυτά. Συνοπτικές ανασκοπήσεις δείχνουν ότι στο ~70% των περιπτώσεων τα σκευάσματα ΕΜ έχουν θετική επίδραση στην ανάπτυξη και την απόδοση των φυτών [3].

Αυτό αποδίδεται στη βελτίωση της μικροβιακής ζωής του εδάφους: με την εφαρμογή των ΕΜ αυξάνεται η ποικιλότητα και η δραστηριότητα των ωφέλιμων μικροβίων στο ριζόστρωμα, γεγονός που βελτιώνει τη διάθεση θρεπτικών στοιχείων στα φυτά και καταστέλλει τα φυτοπαθογόνα του εδάφους [3]. Έτσι, σε πολλές περιπτώσεις παρατηρείται καλύτερη ανάπτυξη του ριζικού συστήματος, μεγαλύτερη φυλλική επιφάνεια και τελικά υψηλότερες αποδόσεις σε γεωργικά προϊόντα, ειδικά όταν τα ΕΜ χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με οργανική ύλη (κομπόστ, κοπριά) αντί συμβατικών λιπασμάτων [3].

Πρακτικές εφαρμογές στη γεωργία

Πέρα από τις γενικές βελτιώσεις, έχουν καταγραφεί συγκεκριμένα παραδείγματα όπου η χρήση των ΕΜ ωφελεί σημαντικά τις καλλιέργειες. Για παράδειγμα, σε μελέτες με φυτά φασολιού υπό αλατότητα, η προσθήκη ΕΜ στο έδαφος βοήθησε τα φυτά να αντιμετωπίσουν το αλατιικό στρες – παρατηρήθηκε αυξημένη ανάπτυξη, καλύτερη πρόσληψη θρεπτικών (άζωτο, φώσφορος) και συσσώρευση ωσμολυτών που προστατεύουν τα κύτταρα υπό συνθήκες αλατότητας [4]. Σε άλλη περίπτωση, η εφαρμογή ΕΜ σε υποβαθμισμένο ορεινό λιβάδι οδήγησε σε αξιοσημείωτη αποκατάσταση της βλάστησης: αυξήθηκε η βιομάζα των φυτών, βελτιώθηκε η περιεκτικότητα του εδάφους σε οργανικό άνθρακα και άζωτο και ενισχύθηκε η μικροβιακή δραστηριότητα, αποδεικνύοντας ότι τα ΕΜ μπορούν να συμβάλουν στην αναζωογόνηση φτωχών ή διαβρωμένων εδαφών [5].

Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις ότι η παρουσία των ωφέλιμων μικροβίων μπορεί να μειώσει την εμφάνιση ορισμένων ασθενειών των φυτών. Αν και τα ΕΜ δεν είναι φυτοφάρμακο, η βελτίωση της μικροχλωρίδας του εδάφους και η παραγωγή ουσιών όπως το γαλακτικό οξύ και άλλων αντιμικροβιακών μπορεί να αναστείλει παθογόνους μύκητες (π.χ. Fusarium) και νηματώδεις που βλάπτουν τις ρίζες [3]. Έτσι, σε ένα καλά «εμβολιασμένο» με ΕΜ έδαφος, τα φυτά τείνουν να είναι πιο υγιή και ανθεκτικά, με λιγότερες προσβολές. Συνολικά, η χρήση ΕΜ στη γεωργία εντάσσεται στα πλαίσια της βιώσιμης/οργανικής γεωργίας: μειώνει τις εισροές χημικών, βελτιώνει τις φυσικές ιδιότητες του εδάφους (π.χ. δομή, ικανότητα συγκράτησης νερού) και προάγει την έννοια της αναγεννητικής καλλιέργειας, όπου το ίδιο το έδαφος αυτοβελτιώνεται μέσω της βιολογικής δραστηριότητας [3] [4] [5].

Ενεργοί μικροοργανισμοί (ΕΜ), τι είναι, τι κάνουν και που χρησιμοποιούνται;

4.2 Κτηνοτροφία

Η κτηνοτροφία αποτελεί έναν ακόμη σημαντικό τομέα όπου εφαρμόζονται οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί, με στόχο τη βελτίωση της υγείας και της παραγωγικότητας των ζώων αλλά και της διαχείρισης των αποβλήτων τους. Σε επίπεδο διατροφής, οι ΕΜ χρησιμοποιούνται ως προβιοτικά συμπληρώματα στις ζωοτροφές ή στο πόσιμο νερό των ζώων. Με την προσθήκη των ωφέλιμων μικροβίων στη διατροφή, βελτιώνεται η ισορροπία της εντερικής μικροχλωρίδας, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη πεπτική λειτουργία και απορρόφηση θρεπτικών συστατικών.

Έρευνα σε όρνιθες ωοπαραγωγής έδειξε ότι η χορήγηση ΕΜ στο σιτηρέσιο και το νερό τους αύξησε σημαντικά την αυγοπαραγωγή – οι κότες που έλαβαν ΕΜ παρήγαν υψηλότερο αριθμό και βαρύτερα αυγά, ενώ παρουσίασαν και βελτιωμένο δείκτη μετατρεψιμότητας τροφής (λιγότερη κατανάλωση τροφής ανά παραγόμενο αυγό) συγκριτικά με ομάδες χωρίς ΕΜ [6]. Παρόμοια, έχουν αναφερθεί περιπτώσεις βελτίωσης του ρυθμού ανάπτυξης σε πτηνά κρεατοπαραγωγής και χοίρους, όταν στη διατροφή τους ενσωματώθηκαν σκευάσματα ΕΜ ως εναλλακτική στα αντιβιοτικά προκινητικά.

Εφαρμογές στο περιβάλλον των ζώων

Επιπλέον, οι ΕΜ χρησιμοποιούνται και στο περιβάλλον εκτροφής και στη διαχείριση των αποβλήτων των ζώων. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι ψεκάζονται διαλύματα ΕΜ σε στάβλους, κλουβιά, δάπεδα και σωρούς κοπριάς. Η παρουσία των ωφέλιμων μικροβίων σε αυτούς τους χώρους βοηθά στο να περιοριστούν οι οσμές και οι μύγες που συνδέονται με την αποσύνθεση των περιττωμάτων. Οι ΕΜ επισπεύδουν τη ζύμωση της κοπριάς με αερόβιο αλλά και αναερόβιο τρόπο, παράγοντας λιγότερες δύσοσμες ουσίες (όπως αμμωνία και θειούχα αέρια) και καταστέλλοντας τα σηπτικά βακτήρια που ευθύνονται για τη δυσοσμία [1].

Ως αποτέλεσμα, οι χώροι εκτροφής διατηρούνται πιο υγιεινοί, με μειωμένο φορτίο παθογόνων μικροβίων και εντόμων. Παράλληλα, η βιοσταθεροποίηση της κοπριάς με ΕΜ οδηγεί σε ένα τελικό προϊόν (κομπόστ ή οργανικό λίπασμα) υψηλότερης ποιότητας για αγροτική χρήση. Έχει αναφερθεί ότι η ζυμωμένη με ΕΜ κοπριά περιέχει περισσότερη οργανική ύλη, άζωτο σε οργανική μορφή και απαραίτητα αμινοξέα, καθιστώντας την ένα πλούσιο βιολογικό λίπασμα για τα φυτά [1] [6]. Έτσι, στην κτηνοτροφία, η τεχνολογία των ΕΜ συμβάλλει διττά: από τη μία, βελτιώνει την απόδοση και υγεία των ζώων μέσω προβιοτικής δράσης, κι από την άλλη, επιλύει περιβαλλοντικά προβλήματα της εκτροφής (κακοσμία, ρύπανση από απόβλητα) μετατρέποντας τα απόβλητα σε ωφέλιμο προϊόν.

4.3 Επεξεργασία αποβλήτων και νερού

Μια από τις σημαντικότερες εφαρμογές των ΕΜ αφορά την επεξεργασία υγρών και στερεών αποβλήτων, καθώς και την αποκατάσταση της ποιότητας των υδάτων σε οικοσυστήματα. Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί χρησιμοποιούνται σε συστήματα βιολογικού καθαρισμού λυμάτων, σε λίμνες και ποτάμια με ευτροφισμό, αλλά και σε χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων ή μονάδες κομποστοποίησης οργανικών αποβλήτων.

Στον τομέα των λυμάτων, έχει αποδειχθεί ότι η προσθήκη ΕΜ μπορεί να ενισχύσει τη βιολογική επεξεργασία και να μειώσει το ρυπαντικό φορτίο των εκροών. Σε μελέτη επεξεργασίας βιομηχανικών υγρών αποβλήτων ζαχαρουργίας, η εφαρμογή ΕΜ οδήγησε σε σημαντική μείωση της χημικής και βιολογικής απαίτησης οξυγόνου (COD και BOD) του νερού – παρατηρήθηκε ότι περισσότερο από το 90% του οργανικού φορτίου (COD) και πάνω από το 70% του ολικού αζώτου αφαιρέθηκαν μετά από βιοαντιδραστήρα με μικροοργανισμούς ΕΜ [7].

Παράλληλα, μειώθηκαν οι συγκεντρώσεις νιτρικών και φωσφορικών στα επεξεργασμένα απόβλητα, γεγονός που βοηθά στον περιορισμό του ευτροφισμού όταν αυτά τα νερά απορρίπτονται στο περιβάλλον [7]. Εκτός από τις μονάδες λυμάτων, οι ΕΜ έχουν χρησιμοποιηθεί πειραματικά και σε φυσικά οικοσυστήματα νερού: για παράδειγμα, σε λίμνες ή λιμνοδεξαμενές όπου υπήρχε πρόβλημα δυσοσμίας και υψηλών οργανικών φορτίων, έγινε ρίψη «σβόλων λάσπης» εμπλουτισμένων με ΕΜ. Οι μικροοργανισμοί αυτοί, καθώς απελευθερώθηκαν στο ίζημα και στο νερό, συνέβαλαν στην αποδόμηση συσσωρευμένης οργανικής ύλης και δύσοσμων ουσιών (π.χ. πτητικών λιπαρών οξέων), βελτιώνοντας την οσμή και διαύγεια του νερού μέσα σε λίγες εβδομάδες. Γενικά, η βιοαποκατάσταση υδάτων με ΕΜ στοχεύει στο να αποκαταστήσει τη μικροβιακή ισορροπία: τα ωφέλιμα βακτήρια καταναλώνουν τα πλεονάζοντα θρεπτικά (που τρέφουν τα φύκια) και ανταγωνίζονται τους παθογόνους υδρόβιους μικροοργανισμούς, με τελικό αποτέλεσμα πιο καθαρά νερά και υγιέστερα υδρόβια οικοσυστήματα [1].

Επεξεργασία οργανικών αποβλήτων

Όσον αφορά την επεξεργασία στερεών οργανικών αποβλήτων, οι ΕΜ χρησιμοποιούνται συχνά στην κομποστοποίηση – δηλαδή στη βιολογική αποδόμηση οργανικών υλών (όπως απορρίμματα τροφών, γεωργικά υπολείμματα, κοπριά) για την παραγωγή κομπόστ. Με την προσθήκη ενός ενεργού μικροβιακού εμβολίου στο σωρό των αποβλήτων, επιδιώκεται η επιτάχυνση και βελτιστοποίηση της ζύμωσης. Πολλές μελέτες έχουν εξετάσει κατά πόσο οι ΕΜ βελτιώνουν το αποτέλεσμα της κομποστοποίησης. Σε αρκετές περιπτώσεις, αναφέρεται ότι το τελικό κομπόστ από σωρούς που έχουν ψεκαστεί με ΕΜ εμφανίζει υψηλότερη ωριμότητα και ποιότητα – π.χ. μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε σταθεροποιημένη οργανική ουσία (χούμο), υψηλότερες συγκεντρώσεις διαθέσιμων θρεπτικών (άζωτο, κάλιο) και χαμηλότερη παρουσία παθογόνων [1].

Οι ΕΜ μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές δυσάρεστων αερίων (όπως αμμωνίας) κατά την κομποστοποίηση, επειδή προάγουν την ταχύτερη δέσμευση του αζώτου στην βιομάζα των μικροβίων ή στο υλικό, αντί να εξαερώνεται ως αμμωνία. Αυτό οδηγεί σε λιγότερες οσμές και παράλληλα σε περιορισμό της απώλειας αζώτου, με αποτέλεσμα ένα πλουσιότερο σε θρεπτικά κομπόστ [1]. Είναι χαρακτηριστικό ότι σε πειράματα οικιακής κομποστοποίησης, η προσθήκη ΕΜ είχε ως αποτέλεσμα το κομπόστ να φτάνει σε ωριμότητα ταχύτερα και με καλύτερα χαρακτηριστικά γονιμότητας σε σύγκριση με κομπόστ χωρίς ΕΜ [8].

Βέβαια, η αποτελεσματικότητα μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο των αποβλήτων και τις συνθήκες (π.χ. αναλογία άνθρακα/αζώτου, υγρασία, αερισμός), ωστόσο η χρήση ΕΜ στην επεξεργασία αποβλήτων θεωρείται μια απλή και χαμηλού κόστους πρακτική που μπορεί να βελτιώσει τόσο την ταχύτητα όσο και την ποιότητα της κομποστοποίησης. Τέλος, οι ΕΜ εφαρμόζονται και σε χωματερές ή κάδους απορριμμάτων για τον έλεγχο των οσμών – ο ψεκασμός διαλυμάτων ΕΜ πάνω σε συσσωρευμένα οργανικά απόβλητα μειώνει αισθητά τη δυσοσμία και τα έντομα, καθώς οι διεργασίες σαπίσματος μετατοπίζονται προς πιο ζυμωτικές (μη δύσοσμες) οδούς [1].

4.4 Υγεία και υγιεινή

Οι εφαρμογές των ΕΜ επεκτείνονται και στους τομείς της υγείας και της υγιεινής, παρότι εδώ βρίσκονται ακόμη κυρίως σε επίπεδο έρευνας και πιλοτικών δοκιμών. Στον τομέα της υγείας, έχει διερευνηθεί η χρήση των ΕΜ ως προβιοτικών για τον άνθρωπο, καθώς και η πιθανή αντιμικροβιακή τους δράση εναντίον ορισμένων παθογόνων. Δεδομένου ότι πολλά από τα βακτήρια του μείγματος (όπως τα Lactobacillus και οι ζύμες) είναι κοινά προβιοτικά που υπάρχουν σε τρόφιμα ζύμωσης ή συμπληρώματα διατροφής, έχει προταθεί ότι η κατανάλωση διαλυμάτων ΕΜ θα μπορούσε να βελτιώσει την εντερική μικροχλωρίδα και την ανοσολογική απόκριση. Ωστόσο, προς το παρόν οι αποδείξεις σε αυτό το πεδίο είναι κυρίως ανεπίσημες, ενώ απαιτείται περισσότερη κλινική έρευνα.

Παρ’ όλ’ αυτά, ορισμένες πειραματικές μελέτες in vitro έχουν δείξει ενδιαφέροντα αποτελέσματα: για παράδειγμα, ερευνητές δοκίμασαν την επίδραση διαλύματος ΕΜ σε κύστες του παράσιτου Acanthamoeba (παθογόνου αμοιβάδας που μπορεί να προκαλέσει σοβαρές λοιμώξεις των οφθαλμών και του εγκεφάλου) και παρατήρησαν ότι η επεξεργασία με ΕΜ μείωσε τη βιωσιμότητα των κύστεων και προκάλεσε μορφολογικές αλλοιώσεις σε αυτές [9]. Αυτό δείχνει ότι οι ΕΜ περιέχουν μικροβιακές ουσίες που μπορεί να δρουν ενάντια σε ορισμένα ανθεκτικά παθογόνα στάδια. Επίσης, στον κτηνιατρικό τομέα, έχει αναφερθεί ταχύτερη επούλωση τραυμάτων σε ζώα όταν αυτά καθαρίζονταν με διαλύματα ΕΜ, πιθανώς λόγω της μείωσης των λοιμώξεων από τα ανταγωνιστικά ωφέλιμα βακτήρια. Πάντως, η χρήση των ΕΜ για ιατρικούς σκοπούς βρίσκεται ακόμα σε αρχικό στάδιο και δεν αποτελεί μέρος της συμβατικής θεραπευτικής.

Υγιεινή και καθαριότητα

Στον τομέα της υγιεινής και καθαριότητας, η φιλοσοφία των ΕΜ έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη εναλλακτικών μεθόδων βιο-καθαρισμού. Αντί για ισχυρά χημικά απολυμαντικά που εξοντώνουν αδιακρίτως τα μικρόβια (και μερικές φορές ευνοούν την ανάπτυξη ανθεκτικών στελεχών), προτείνεται η χρήση «προβιοτικών καθαριστικών»: δηλαδή καθαριστικών προϊόντων που περιέχουν ζωντανούς μη παθογόνους μικροοργανισμούς (όπως οι βάκιλλοι και τα γαλακτοβακτήρια των ΕΜ). Αυτά, όταν εφαρμοστούν σε επιφάνειες, αποικίζουν το μικροβιακό οικοσύστημα της επιφάνειας με ωφέλιμα μικρόβια, τα οποία στη συνέχεια ανταγωνίζονται τους παθογόνους και εμποδίζουν την επανεγκατάστασή τους [10].

Σε νοσοκομειακό περιβάλλον, όπου το ζήτημα των ανθεκτικών μικροβίων και των νοσοκομειακών λοιμώξεων είναι κρίσιμο, έχουν γίνει δοκιμές με τέτοια προβιοτικά καθαριστικά. Σε μια πολυκεντρική μελέτη σε νοσοκομεία της Ιταλίας, η καθιέρωση καθημερινού καθαρισμού των δαπέδων και επιφανειών με διάλυμα που περιείχε σπόρους βακτηρίων Bacillus (παρόμοιων με αυτά των ΕΜ) οδήγησε σε μείωση κατά περίπου 90% του φορτίου επικίνδυνων παθογόνων βακτηρίων (όπως Staphylococcus aureus ανθεκτικού στη μεθικιλλίνη, Pseudomonas κ.ά.) σε σχέση με τον καθαρισμό με συμβατικά απολυμαντικά [10]. Επιπλέον, καταγράφηκε μείωση στο ποσοστό νοσοκομειακών λοιμώξεων στους θαλάμους όπου εφαρμόστηκε το σύστημα προβιοτικού καθαρισμού [10]. Αν και τα αποτελέσματα αυτά χρειάζονται περαιτέρω επιβεβαίωση, υποδεικνύουν ότι η στρατηγική «καθαρίζω με καλά μικρόβια» μπορεί να αποτελέσει συμπληρωματική ή εναλλακτική λύση στην κλασική απολύμανση, ιδίως σε χώρους όπου η απόλυτη στειρότητα δεν είναι εφικτή. Ήδη διατίθενται στο εμπόριο προϊόντα καθαρισμού με ΕΜ για οικιακή χρήση, τα οποία υπόσχονται καθαρές επιφάνειες χωρίς την εξόντωση όλων των μικροβίων αλλά με την εγκατάσταση «φιλικών» μικροοργανισμών που διατηρούν τον έλεγχο των παθογόνων. Έτσι, η εφαρμογή των ΕΜ στην υγιεινή ενσωματώνει τη σύγχρονη αντίληψη ότι η πλήρης αποστείρωση των χώρων διαβίωσης δεν είναι απαραίτητα ωφέλιμη, ενώ η ύπαρξη μιας ισορροπημένης μικροχλωρίδας μπορεί να προστατεύει καλύτερα από επικίνδυνα μικρόβια.

4.5 Οικιακή χρήση

Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί έχουν βρει θέση και σε απλές καθημερινές εφαρμογές στο σπίτι, βοηθώντας οικογένειες να ακολουθήσουν πιο οικολογικές πρακτικές. Μια δημοφιλής οικιακή χρήση είναι η κομποστοποίηση οικιακών απορριμμάτων με τη μέθοδο “Bokashi”, η οποία βασίζεται στους ΕΜ. Σε αυτή τη μέθοδο, τα οργανικά υπολείμματα κουζίνας (φλούδες, τροφές κ.λπ.) τοποθετούνται σε έναν αεροστεγή κάδο και κάθε στρώμα υπολείμματος πασπαλίζεται με πίτουρο εμποτισμένο με ΕΜ. Οι μικροοργανισμοί πραγματοποιούν αναερόβια ζύμωση των απορριμμάτων αντί για σήψη. Έτσι, μέσα σε 10-14 ημέρες, τα υπολείμματα ζυμώνονται χωρίς να σαπίσουν ή να μυρίσουν άσχημα [8].

Το προϊόν που προκύπτει δεν είναι πλήρως κομπόστ, αλλά ένα ζυμωμένο υλικό που στη συνέχεια μπορεί να θαφτεί στο χώμα ή να προστεθεί σε σωρό κομποστοποίησης για να ολοκληρωθεί η αποικοδόμησή του. Αυτή η πρακτική επιτρέπει την αξιοποίηση των οικιακών βιοαποβλήτων ακόμη και σε διαμερίσματα, χωρίς τα προβλήματα δυσοσμίας ή εντόμων που συνήθως σχετίζονται με την κομποστοποίηση σε μικρούς χώρους. Με το σύστημα Bokashi, οι οικογένειες μπορούν να μειώσουν τα σκουπίδια τους και να παράγουν ένα υγρό έκχυμα (το “τσάι Bokashi”) πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά, το οποίο αραιώνεται και χρησιμοποιείται ως υγρό λίπασμα για φυτά. Μελέτες έχουν δείξει ότι η ζύμωση Bokashi μετατρέπει τα υπολείμματα τροφών σε ένα υλικό με υψηλό οργανικό άνθρακα και διαθέσιμο άζωτο, κατάλληλο για εμπλουτισμό εδάφους [8].

Χρήση στην καθαριότητα

Επιπλέον, οι ΕΜ χρησιμοποιούνται στην οικιακή καθαριότητα και συντήρηση για φυσική διαχείριση οσμών και μικροβίων. Για παράδειγμα, υπάρχουν σκευάσματα ΕΜ που ψεκάζονται σε κάδους απορριμμάτων, αποχετεύσεις ή τουαλέτες για τον περιορισμό των δυσάρεστων οσμών. Οι ωφέλιμοι μικροοργανισμοί επιταχύνουν τη διάσπαση των οργανικών καταλοίπων στους σωλήνες και τα φρεάτια, αποτρέποντας τη σήψη και τις οσμές. Σε ενυδρεία ή λιμνούλες κήπου, μικρές δόσεις ΕΜ μπορούν να βοηθήσουν στον έλεγχο της άλγης και στη διατήρηση καθαρού νερού, αξιοποιώντας τη δράση των φωτοσυνθετικών βακτηρίων που καταναλώνουν τα θρεπτικά των φυκιών. Ακόμη και στο πλύσιμο ρούχων, κάποιοι χρήστες προσθέτουν κεραμικά κελύφη πορώδη εμποτισμένα με ΕΜ, με την πεποίθηση ότι βελτιώνουν την ποιότητα του νερού και δρουν καθαριστικά χωρίς χημικά (αν και αυτά τα αποτελέσματα είναι κυρίως ανεπίσημα). Τέλος, οικιακά καθαριστικά με προβιοτικά (στα πρότυπα του νοσοκομειακού προβιοτικού καθαρισμού) διατίθενται για επιφάνειες κουζίνας, μπάνιου κ.λπ., προσφέροντας καθαριότητα με τη δύναμη των «καλών μικροβίων» αντί των ισχυρών απολυμαντικών. Παρότι αυτά τα προϊόντα δεν είναι πανταχού διαδεδομένα, αντιπροσωπεύουν μια νέα τάση στις οικιακές πρακτικές, όπου οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί αξιοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα υγιές μικροβιακό περιβάλλον στο σπίτι, φιλικό προς τον άνθρωπο και το περιβάλλον [10].

5. Πλεονεκτήματα των ΕΜ

Η τεχνολογία των Ενεργών Μικροοργανισμών παρουσιάζει ορισμένα σημαντικά πλεονεκτήματα που την κάνουν ελκυστική ως εναλλακτική λύση σε διάφορους τομείς.

Πρόκειται για μια περιβαλλοντικά φιλική λύση: οι ΕΜ είναι φυσικοί οργανισμοί και η χρήση τους μειώνει την ανάγκη για χημικά λιπάσματα, φυτοφάρμακα, αντιβιοτικά ή απολυμαντικά, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση της χημικής ρύπανσης του εδάφους και του νερού [1].
Οι ΕΜ είναι ασφαλείς για ανθρώπους, ζώα και φυτά – αποτελούνται από μη παθογόνα είδη που είτε είναι ουδέτερα είτε ωφέλιμα, επομένως η εφαρμογή τους δεν ενέχει κινδύνους τοξικότητας ή υπολειμμάτων σε τρόφιμα. Αυτό τους καθιστά κατάλληλους για βιολογική γεωργία και κτηνοτροφία, όπου απαιτούνται ουσίες μη επιβλαβείς και συμβατές με τον οικολογικό κύκλο [1].
Έχουν πολυδιάστατη δράση: ένα και μόνο μείγμα ΕΜ μπορεί ταυτόχρονα να βελτιώσει τη γονιμότητα του εδάφους, να προάγει την ανάπτυξη φυτών, να μειώσει τις οσμές της κοπριάς, να συμβάλει στον καθαρισμό λυμάτων και να λειτουργήσει ως καθαριστικό επιφανειών. Αυτή η πολυλειτουργικότητα σημαίνει ότι οι ΕΜ μπορούν να ενσωματωθούν σε ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης (π.χ. αγροκτηματοοικονομία, όπου τα απόβλητα των ζώων με ΕΜ επιστρέφουν ως λίπασμα στα φυτά) εξοικονομώντας πόρους.
Η εφαρμογή των ΕΜ είναι σχετικά απλή και οικονομική. Τα σκευάσματα ΕΜ διατίθενται συμπυκνωμένα και μπορούν να ενεργοποιηθούν/πολλαπλασιαστούν επιτόπου από τον χρήστη με φτηνά υλικά (μελάσα, νερό), παράγοντας μεγάλες ποσότητες τελικού προϊόντος. Η χρήση τους (ψεκασμός, ανάμιξη στο έδαφος ή στην τροφή, κ.λπ.) δεν απαιτεί πολύπλοκο εξοπλισμό.
Τέλος, ένα έμμεσο πλεονέκτημα είναι ότι οι ΕΜ ευθυγραμμίζονται με την ιδέα της κυκλικής οικονομίας: αξιοποιούν υποπροϊόντα (π.χ. οργανικά απόβλητα) και τα μετατρέπουν σε χρήσιμους πόρους (λίπασμα, καθαρό νερό), ενισχύοντας τη βιωσιμότητα των οικοσυστημάτων και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων [1].

6. Περιορισμοί και προβληματισμοί

Παρά τα πολλά υποσχόμενα πλεονεκτήματα, η χρήση των Ενεργών Μικροοργανισμών συνοδεύεται και από ορισμένους περιορισμούς και προβληματισμούς, ειδικά όσον αφορά την επιστημονική τεκμηρίωση της αποτελεσματικότητάς τους σε όλες τις συνθήκες. Τα αποτελέσματα των ΕΜ δεν είναι πάντα σταθερά ή αναπαραγώγιμα. Έχουν καταγραφεί περιπτώσεις όπου η εφαρμογή ΕΜ δεν οδήγησε σε βελτιώσεις και τα οφέλη ήταν μηδενικά ή αμελητέα. Χαρακτηριστικά, σε ένα τετραετές πείραμα σε βιολογικό χωράφι στην Ελβετία, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι ΕΜ δεν βελτίωσαν τις αποδόσεις των καλλιεργειών ούτε τους μικροβιολογικούς δείκτες του εδάφους σε σύγκριση με μάρτυρες χωρίς ΕΜ – τα όποια μικρά αποτελέσματα αποδόθηκαν μάλλον στο θρεπτικό υπόστρωμα (μελάσα) που συνοδεύει το σκεύασμα παρά στους ίδιους τους μικροοργανισμούς [11]. Αυτή η μελέτη ανέδειξε ότι υπό τις συγκεκριμένες κλιματοεδαφικές συνθήκες (εύκρατο κλίμα Κεντρικής Ευρώπης), οι ΕΜ δεν ήταν «αποτελεσματικοί» και δεν παρήγαγαν μετρήσιμα οφέλη μεσοπρόθεσμα.

Ένας λόγος για την παραπάνω μεταβλητότητα είναι ότι η δράση των ΕΜ εξαρτάται έντονα από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι μικροοργανισμοί αυτοί είναι αποτελεσματικοί μόνο αν βρουν στο περιβάλλον εφαρμογής τους τις κατάλληλες συνθήκες για να αναπτυχθούν και να επικρατήσουν: επαρκές οργανικό υλικό ως τροφή, υγρασία, κατάλληλο pH και θερμοκρασία [12]. Σε φτωχά εδάφη χωρίς οργανική ουσία ή σε πολύ ψυχρά/ξηρά κλίματα, τα ΕΜ μπορεί να μην κατορθώσουν να εγκατασταθούν και απλώς να χαθούν χωρίς αποτέλεσμα. Αντίθετα, σε θερμές υγρές συνθήκες με άφθονη οργανική ύλη (όπως στα τροπικά περιβάλλοντα όπου πρωτοεμφανίστηκαν), είναι πιο πιθανό να έχουν θετική δράση [12].

Στη συνέχεια, έχει σημασία η σωστή εφαρμογή: τα ΕΜ είναι ζωντανοί οργανισμοί, οπότε αν αποθηκευτούν ή χρησιμοποιηθούν λανθασμένα (π.χ. σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες ή σε συνδυασμό με χημικά που τους σκοτώνουν), δεν θα έχουν καμία επίδραση. Για τον χρήστη αυτό συνεπάγεται ότι πρέπει να τηρεί σχολαστικά τις οδηγίες (διάλυση, θερμοκρασία, χρόνος χρήσης μετά την ενεργοποίηση κ.λπ.), διαφορετικά το αποτέλεσμα δεν είναι εγγυημένο.

7. Συμπεράσματα

Όπως παρουσιάστηκε, τα ΕΜ αποτελούνται από ένα πολυποίκιλο μείγμα ζωντανών μικροοργανισμών που συνεργούν για να βελτιώσουν το μικροβιακό οικοσύστημα του εδάφους, του νερού ή ακόμα και μιας επιφάνειας, ανταγωνιζόμενοι τα βλαβερά μικρόβια και ενισχύοντας τις φυσικές διεργασίες αποδόμησης και ανακύκλωσης των θρεπτικών. Η χρήση τους έχει δείξει εντυπωσιακά αποτελέσματα σε πολλές περιπτώσεις: αύξηση γεωργικών αποδόσεων, υγιέστερα ζώα, καθαρότερα νερά και αποτελεσματική κομποστοποίηση αποβλήτων, με ταυτόχρονη μείωση της ρύπανσης και των οσμών. Επιπλέον, προσφέρουν μια προσέγγιση φιλική προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο, σε ευθυγράμμιση με τις αρχές της οικολογικής ισορροπίας.

Ωστόσο, η υιοθέτηση των ΕΜ θα πρέπει να γίνεται με γνώση των πιθανών περιορισμών τους. Δεν αποτελούν «θαυματουργή λύση» για κάθε περίσταση – η αποτελεσματικότητά τους ποικίλλει και εξαρτάται από τις συνθήκες εφαρμογής. Η επιστήμη αναγνωρίζει μεν τα οφέλη, αλλά και υπογραμμίζει την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα και προσεκτική αξιολόγηση. Οι Ενεργοί Μικροοργανισμοί, όταν χρησιμοποιούνται σωστά και σε κατάλληλα περιβάλλοντα, μπορούν να αποτελέσουν πολύτιμο σύμμαχο σε μια σειρά από δραστηριότητες, καθιστώντας τες πιο βιώσιμες και αποδοτικές. Με συνεχή μελέτη και βελτίωση, η τεχνολογία των ΕΜ έχει τη δυνατότητα να συμβάλει σημαντικά στη μετάβαση προς πρακτικές που σέβονται και συνεργάζονται με τη φύση, αξιοποιώντας τις μικροσκοπικές αλλά πανίσχυρες δυνάμεις του μικροβιακού κόσμου.

8. Βιβλιογραφία

[1] Safwat, S.M. & Matta, M.E. (2021). Environmental applications of Effective Microorganisms: a review of current knowledge and recommendations for future directions. Journal of Engineering and Applied Science, 68:48. DOI: 10.1186/s44147-021-00049-1.
[2] Higa, T. (1991). Effective microorganisms: a biotechnology for mankind. Στο: J.F. Parr, S.B. Hornick & C.E. Whitman (επιμ.), Proceedings of the First International Conference on Kyusei Nature Farming, USDA, Washington, DC, σσ. 8–14.
[3] Olle, M. & Williams, I.H. (2013). Effective microorganisms and their influence on vegetable production – a review. Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 88(4): 380–386. DOI: 10.1080/14620316.2013.11512979.
[4] Talaat, N.B., Ghoniem, A.E., Abdelhamid, M.T. & Shawky, B.T. (2015). Effective microorganisms improve growth performance, alter nutrients acquisition and induce compatible solutes accumulation in common bean (Phaseolus vulgaris L.) plants subjected to salinity stress. Plant Growth Regulation, 75(1): 281–295. DOI: 10.1007/s10725-014-9948-5.
[5] Li, J., Wei, J., Shao, X., Yan, X. & Liu, K. (2024). Effective microorganisms input efficiently improves the vegetation and microbial community of degraded alpine grassland. Frontiers in Microbiology, 15: e1330149. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1330149.
[6] Atsbeha, A.T. & Hailu, T.G. (2021). The Impact of Effective Microorganisms (EM) on Egg Quality and Laying Performance of Chickens. International Journal of Food Science, 2021: 8895717. DOI: 10.1155/2021/8895717.
[7] Embaby, A.A., El-Shahawy, M., Abd-Allah, M.A. & Dawoud, I.A. (2010). Application of effective microorganisms in treatment of wastewater of beet sugar factory at Bilqas, Dakahlia Governorate, Egypt. Journal of Environmental Sciences, 39: 151–158.
[8] Van Fan, Y., Lee, C.T., Klemeš, J.J., Chua, L.S., Sarmidi, M.R. & Leow, C.W. (2018). Evaluation of Effective Microorganisms on home scale organic waste composting. Journal of Environmental Management, 216: 41–48. DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.04.019.
[9] Sampaotong, T., Lek-Uthai, U., Roongruangchai, J. & Roongruangchai, K. (2016). Viability and morphological changes of Acanthamoeba spp. cysts after treatment with Effective Microorganisms (EM). Journal of Parasitic Diseases, 40(2): 369–373. DOI: 10.1007/s12639-014-0511-x.
[10] Tarricone, R., Rognoni, C., Arnoldo, L., Mazzacane, S. & Caselli, E. (2020). A Probiotic-Based Sanitation System for the Reduction of Healthcare Associated Infections and Antimicrobial Resistances: A Budget Impact Analysis. Pathogens, 9(6): 502. DOI: 10.3390/pathogens9060502.
[11] Mayer, J., Scheid, S., Widmer, F., Fließbach, A. & Oberholzer, H.R. (2010). How effective are “Effective microorganisms (EM)”? Results from a field study in temperate climate. Applied Soil Ecology, 46(2): 230–239. DOI: 10.1016/j.apsoil.2010.08.007.
[12] Hidalgo, D., Corona, F. & Martín-Marroquín, J. (2022). Manure biostabilization by effective microorganisms as a way to improve its agronomic value. Biomass Conversion and Biorefinery, 12: 4649–4664. DOI: 10.1007/s13399-022-02428-x.