Прочистете ги отпадните води со габични ензими
Се повеќе хемикалии влегуваат во циклусот на вода што вообичаените фази на прочистување на постројките за третман на отпадни води не можат да ги филтрираат. Затоа, истражувачка група развива нов филтер базиран на габични ензими кој помага при разградување на ксенобиотиците.
Повеќе од 9.000 јавни постројки за третман на отпадни води во Германија обезбедуваат биолошки чистење на отпадните води и дека локалните води се загадени што е можно помалку со азотни соединенија. Сепак, се повеќе и повеќе таканаречени ксенобиотици, т.е. хемиски синтетизирани соединенија што не се појавуваат во природата, се наоѓаат во отпадните води во домаќинствата и индустријата. Овие вклучуваат многу земјоделски хемикалии, лекови или рендгенски контрастни средства, како и индустриски хемикалии како бисфенол А.
Биокатализатори наместо активен јаглен и озон
Повеќето постројки за третман на отпадни води во денешно време работат со три фази на прочистување: прво, груби, а потоа сè пофини загадувачи како песок и маснотии се отстрануваат механички. Ова е проследено со биолошко разјаснување, при што микроорганизмите ги разградуваат органските материи - особено азотните соединенија. Низводно е третата фаза на хемиско чистење, во која се таложат супстанции како што се фосфат. Ксенобиотиците тешко или воопшто не можат да се отстранат во конвенционалните постројки за третман на отпадни води. Токму тука влегува проектот „Ксенокат“ од Анет Вернер, раководител на работната група за ензимски технологии на Техничкиот универзитет во Дрезден. „Ние секогаш зборуваме за супстанции во трагови, но всушност неколку тони диклофенак за ослободување од болка влегуваат во водата преку таканаречената чиста вода секоја година, три фази на чистење не се доволни“, вели Вернер.
Според Вернер, веќе некое време се дискутира за четвртата фаза на прочистување за постројките за третман на отпадни води. „Веќе постојат пристапи со активиран јаглерод или озонирање, но овие имаат лоша еколошка рамнотежа и не можат да сторат сè“, вели Вернер. Биотехнологот затоа сакаше да го надополни проблемот со технологија за филтрирање заснована на имобилизирани ензими. Федералното Министерство за образование и истражување (BMBF) ги поддржа на натпреварот за идеи „Нови производи за биоекономија“. Заедничкиот проект „Ксенокат“ е финансиран со вкупно околу 676.000 евра од мај 2017 година.
Метални шупливи сфери како носители
Тимот на Вернер користи шупливи метални сфери со големина на зрно грашок како носител на материјалот за чистење на ензимите, создадени како дел од друг истражувачки проект BMBF. „Баравме апликации за овие шупливи сфери, и токму тука влезе во игра нашиот втор голем столб во работната група: ензимите од габите од бело гниење“, вели Вернер. Како дел од деветмесечната истражувачка фаза, за која БМБФ придонесе со 60.000 евра, таа на бродот донесе експерти за аналитика од Федералниот институт за хидрологија. Таа исто така беше во можност да ја добие биотехнолошката компанија ASA Spezialenzyme GmbH како индустриски партнер.
Метални шупливи топчиња со големина на зрно грашок служат како носител на материјал за ензими од габи од бело гниење. Во нова фаза на прочистување, габичните ензими би требало да ги филтрираат ксенобиотиците, кои се јавуваат во сè поголеми количини, од чистата вода.
Пакет компетенции
Партнерите заеднички доставија проектна контура за конкурсот за идеи „Нови производи за биоекономијата“. По успешното оценување, на истражувачите од Дрезден сега им е дозволено да дозволат нивната идеја да созрее понатаму во двегодишната фаза на изводливост. „Многу колеги аплицираа во претходните години и ми го препорачаа натпреварот за идеи. И јас сум исто така ентузијаст за многу едноставниот процес на апликација “, вели Вернер. „Она што секако ни помогна успешно да ја поднесеме апликацијата е збир на компетенции.
Габични ензими можат да пукнат ксенобиотици
Вернер е специјалист за екстракција и производство на ензими од габи, т.н. базидиомицети. Ова исто така вклучува и габи од бело и кафеаво гниење кои уништуваат дрво. Овие базидиомицети се единствените кои можат да го поделат лигнинот на дрвната пулпа. Вернер ги знае културните услови под кои габите ги произведуваат ензимите и ги ослободуваат во околниот хранлив медиум. Тимот на Вернер е особено заинтересиран за таканаречените лаки, пероксидази и пероксигенази. Овие ензими се во состојба да ги разбијат хемиските соединенија со прстенеста структура. Ова ги прави овие биокатализатори идеални за распаѓање на ксенобиотиците од отпадните води.
Мешавина од 70 супстанции во тестот за деградација
Во лабораторијата, можностите на лактите се тестираат со мешавина од аналити што содржи 70 различни супстанции, вклучувајќи додатоци на храна, лекови и производи за нивна трансформација. „Можете да мислите на тоа како еден вид колона за филтри“, вели Вернер. Истражувачите потоа ги додаваат ензимите применети на шупливите метални сфери во мешавината на аналити и го испитуваат процесот на деградација. „Исто така, добиваме поддршка од Статентвосерунг Дрезден, од каде добивме големи количини дренажа и податоци. Ова ни овозможува рано да го тестираме потенцијалот за деградација на ензимите под реални услови “, објаснува Вернер.
Поврзете ги ензимите со металните топчиња
Имобилизацијата на ензимите на металните топчиња е многу важен чекор, без кој лакките во отпадните води едноставно би се измиле. Сепак, првите контролни тестови веќе покажаа колку е сложен овој суштински чекор: „Со цел да се контролира колку е ефикасна деградацијата на загадувачите од страна на нашите лаки, користевме разни ентитети за комерцијален и комерцијално достапен за споредба. Но, ензимите се чувствителни, а некои веќе не беа активни по имобилизација “, објаснува Вернер.
По многу малтретирање, Вернер и нејзиниот тим конечно успеаја да ги вметнат ензимите во матрица. Оваа мешавина може да се нанесе многу ретко на металните површини. Целта за ензимските мониста со лакните од габи е биоактивниот слој да трае неколку недели. „Тогаш металните тела на носачот може да се отстранат, термички да се исчистат и конечно повторно да се обноват. Оваа размена треба да трае само неколку часа “, вели Вернер.
Прв практичен тест во постројката за третман на канализација
Сепак, пред тоа да се случи, има уште две главни пресвртници: На крајот на оваа година, во Дрезден треба да се одржи работилница со експерти на оваа тема, во која ќе се дискутираат следните чекори. Покрај тоа, мал е филтерот со метални носачи на супстанции и ензими што треба да се инсталира во постројка за третман на отпадни води во Дрезден есента 2018 година. Според Вернер, ова „тогаш би било прв мал практичен тест. Ние сакаме да видиме како се однесуваат топчињата и колку долго ензимите се навистина активни. “Сепак, пред да можат да се користат во големите општински постројки за третман на отпадни води, многу технички развој се уште се неопходни, вели Вернер. Декларираната цел на сите партнери во проектот е да го унапредат развојот на био-базирана технологија за четвртата фаза на пречистување и специјалните отпадни води во следен проект. Исто така, треба да се разгледа комбинацијата на различни методи.