Serwis używa plików cookies, aby mógł lepiej spełniać Państwa oczekiwania. Podczas korzystania z serwisu pliki te są zapisywane w pamięci urządzenia. Zapisywanie plików cookies można zablokować, zmieniając ustawienia przeglądarki. Więcej o plikach cookies możesz przeczytać tutaj.

Nauka/Technologie więcej

Tanio i efektywnie – bakterie w walce o czystą wodę

Tanio i efektywnie – bakterie w walce o czystą wodę
źródło: pixabay

Bakterie to cudowne stworzenia, jednokomórkowe zakłady przetwórcze, które w biologicznych oczyszczalniach ścieków mogą utylizować każdy rodzaj odpadów, jeśli tylko odpowiednio je do tego przystosujemy. Wśród nich są niezwykłe pod względem budowy komórkowej bakterie, prowadzące beztlenowe utlenianie amoniaku - anammox.

Planeta Ziemia to miejsce, w którym życie oparte jest na białku, organicznym związku zawierającym grupę aminową, w której najważniejszym elementem jest atom azotu. Z tego właśnie względu z naszych domów do oczyszczalni ścieków odprowadzamy znaczne ilości związków tego pierwiastka, w tym szkodliwy dla życia wodnego amoniak. Oczyszczalnie ścieków zajmują się natomiast jego efektywnym usuwaniem, żeby odprowadzane do odbiorników oczyszczone ścieki spełniały coraz bardziej wyśrubowane normy zarówno krajowe, jak i unijne.

Aktualnie najpowszechniejszym typem oczyszczalni ścieków komunalnych są oczyszczalnie biologiczne, w których całą „brudną robotę” robią bakterie. Są to jednokomórkowe, bardzo proste w swojej budowie organizmy, których zdolności przetwarzania substratów różnego typu są nie do przecenienia. Mogą one występować w formie kłaczkowatej zawiesiny, zwanej osadem czynnym lub w różnego rodzaju błonach biologicznych lub granulach.

Bakterie zajmujące się przemianami azotu są wyjątkowo ważne w procesach technologii oczyszczania ścieków właśnie z tego względu, że azot jest jednym z głównych pierwiastków tzw. biogennych (czyli tych, na których opiera się struktura organizmów), usuwanych ze ścieków.

Powszechnie wiadomo, że wszelkiego rodzaju technologie powinny być tanie i efektywne. Dlatego też wysiłki naukowców z całego świata skupiają się na tworzeniu takich właśnie narzędzi. Od wielu lat badacze z różnych ośrodków w kraju i za granicą prześcigają się w propozycjach technologii dla efektywnego oczyszczania ścieków.

Naukowcy z Politechniki Śląskiej prowadzą finansowany przez Narodowe Centrum Nauki projekt nad grupą bakterii niezwykle ciekawych pod względem mikrobiologicznym, a do tego bardzo efektywnych w procesach usuwania amoniaku ze ścieków. Ta badana grupa to mikroorganizmy zdolne do beztlenowego utleniania amoniaku (ang. anaerobic ammonia oxidation) w skrócie - anammox.

Cóż to takiego beztlenowe utlenianie? Otóż procesy utleniania nie są związane jedynie z tlenem, mogą również zachodzić w warunkach tzw. anoksycznych, czyli takich, w których akceptorem (odbiorcą) elektronów w procesach utleniania jest coś innego niż tlen, w przypadku procesu anammox są to jony azotanowe (III).

A co ciekawego jest akurat w tych bakteriach? Bakterie są bardzo prostymi w swej budowie organizmami. Jedną z cech różniących je od komórek wyżej zorganizowanych np. u ludzi, jest brak tzw. kompartmentacji wewnątrz komórki. Innymi słowy nie ma wewnątrz ich komórek przedziałów poprzedzielanych błonami wewnętrznymi, które umożliwiałyby prowadzenie różnych procesów w tym samym czasie. Bakterie anammox są pod tym względem wyjątkowe, ponieważ posiadają wewnątrz swoich komórek błony, w tym błoniastą strukturę zwaną anammoksosomem.

W tym właśnie elemencie zlokalizowane są enzymy odpowiedzialne za proces anammox, który jest wyjątkowo pożądany w oczyszczalniach ścieków, ponieważ pozwala zaoszczędzić na procesie oczyszczania. Jest to proces niewymagający tlenu i tzw. autotroficzny, co oznacza, że bakterie nie potrzebują dodatkowego „dokarmiania”. Same produkują sobie pożywienie, dlatego też oszczędności generowane są na napowietrzaniu i dozowaniu dodatkowego źródła węgla dla bakterii, które potrzebują go w tradycyjnej oczyszczalni podczas usuwania związków azotu.

Jak się okazuje, nie tylko ludzie, ale również i bakterie anammox nie lubią żyć samotnie. Zarówno w naturalnych siedliskach, jak i w oczyszczalniach ścieków bakterie te żyją w tzw. biocenozach, czyli wielogatunkowych układach ekologicznych, pozostając we wzajemnych zależnościach. Takie wzajemne relacje w przyrodzie powodują, że bakterii ze złożonych środowisk nie da się wyhodować w laboratorium, jako tzw. czystych kultur, czyli zbiorowisk bakterii jednego gatunku.

Naukowcy z Politechniki Śląskiej próbują dowiedzieć się co sprawia, że bakterie anammox nie chcą rosnąć samotnie. Badania w projekcie skupiają się na pokazaniu zależności ekologicznych, w tym wzajemnej lokalizacji tych bakterii względem siebie oraz zmian w strukturze i funkcjonowaniu całego zbiorowiska w układzie badawczym w zależności od zmiennych parametrów technologicznych.

Sam proces anammox wymaga stosunkowo wysokiej temperatury uznawanej za optymalną dla efektywnej jego pracy. Dlatego też naukowcy w zespole z Politechniki Śląskiej pracują nad możliwością obniżenia temperatury procesu nawet do temperatury 15 st. C bez większej zmiany jego efektywności. Dlaczego? Ponieważ ścieki komunalne kierowane do oczyszczania nie mają wymaganej dla tego procesu w warunkach optymalnych temperatury ponad 30°C, a „dogrzewanie” takich bakterii pracujących w oczyszczalni, w której miałby efektywnie pracować to dodatkowe koszty.

Sam proces anammox w tzw. „zimnej” wersji można dodatkowo wspomagać np. nanomateriałami, takimi jak tlenek grafenu czy jego zredukowaną formą, dzięki czemu zachodzi efektywniej. Te badania rozwija mgr inż. Mariusz Tomaszewski w swoim projekcie badawczym w ramach konkursu Narodowego Centrum Nauki PRELUDIUM. Natomiast druga doktorantka w zespole, mgr inż. Anna Banach, zajmuje się w ramach projektu PRELUDIUM możliwościami zatrzymania bakterii w bioreaktorach w procesie tzw. immobilizacji, czyli unieruchamiania bakterii. Następnie testuje wpływ takiej procedury na efektywność procesu anammox. Badaczka stosuje różne typy substancji sieciujących, które pozwolą utrzymać w reaktorze zawiesinę bakterii bez uszczerbku na jakości procesu.

Proces anammox, a w szczególności jego „zimna” wersja, wydaje się być dobrą i ekonomiczną alternatywą dla klasycznych układów technologicznych w oczyszczalniach ścieków. A jak pokazują uzyskane w projekcie wyniki, dotyczące składu bakteryjnego zbiorowisk bakteryjnych, jest jeszcze wiele bakterii anammox, których nie poznano i figurują w bazach danych jako „nieznane”. Dlatego badaczy z Politechniki Śląskiej czeka jeszcze sporo pracy.

źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Komentarze 0 skomentuj »
Musisz być zalogowany, aby publikować komentarze.

mBlogi więcej

  • Avatar

    Już dziś może skończyć się Internet jaki znamy, czyli korporacyjna UE?

    To już dzisiaj 20/06/2018 (podczas rozgrywania Mundialu) głosowanie w Parlamencie Europejskim nad dyrektywą o prawach autorskich i jednolitym rynku cyfrowym.

  • Avatar

    Ciekawostki o Afryce

    O Afryce myślimy raczej o dość odległym terenie. Jednak ten kontynent znajduje się w odległości niecałych 20 kilometrów od Europy. Cały czas istnieje pomysł połączenia tych kontynentów przez Gibraltar. A oto kilka ciekawostek o Afryce,

  • Avatar

    Zachwianie europejskiej architektury

    Europejski ład przełomu wieków dobiega końca. Po Europie Środkowej zdrowy rozsądek odzyskuje Europa Zachodnia. Po Austrii i Włoszech poważne zachwianie sytuacji w Niemczech może być tym razem najtrudniejsze dla niemieckiej kanclerz, która

  • Avatar

    Sportowa beczka miodu z łyżeczką politycznego dziegciu

    Dla porządku warto wspomnieć, że Rosjanie otrzymali prawo organizowania mistrzostw w 2010 roku, kiedy pewnie nawet samemu Putinowi nie śniły się wydarzenia z 2014 roku. Dziś jednak cieszmy się występem naszej reprezentacji i miejmy

  • Avatar

    Księga Rodzaju 18,1-3

  • Avatar

    Śmieszne ciekawostki ze świata

    Na świecie istnieje wiele ciekawych miejsc wartych odwiedzenia, które pozostają owiane tajemnicą. Dość często są z nimi związane interesujące fakty. Ten wpis jednak będzie poświęcony śmiesznym ciekawostkom o otaczającym świecie.

  • Avatar

    ILE MILIONÓW DOLARÓW UKRADŁTOW LESZEK MILLER?

    CZY W TYM ROZBOJU BRAŁA UDZIAŁ TOW. MAGDALENA OGÓREK TOTUMFACKA TOW. LESZKA MILLERA?

  • Avatar

    Jak lansowała się banksterka w Polsce? Studium przypadku.

    Jak lansowano banksterkę w Polsce, czyli o wprowadzaniu do kraju największych spekulantów finansowych na światowych rynkach. Według najnowszych informacji po J.P. Morgan kolejny zagraniczny bank chce otwierać w Polsce swoje biuro.

  • Avatar

    Księga Rodzaju 17,24-27

  • Avatar

    #Stąd nie jestem?

    Niektórzy są dumni z tego skąd pochodzą, inni tak już z natury mają, że „robią” do własnego gniazda. Niedawno w Gorzowie wzorem największych polskich miast wystartowała ogromna kampania wizerunkowa #Stąd Jestem. To projekt

  • Avatar

    Na co ci to było, Angelo Merkel?

    Łatwiej powiedzieć NIE na początku, niż na końcu (Leonardo da Vinci) Na przełomie sierpnia i września 2015 roku, kiedy na budapesztańskim dworcu koczowali imigranci, w dużej mierze doposażeni w bedekery z zaznaczonymi drogami do Niemiec(i

  • Avatar

    NWO, GMO i HMO. Kosztem człowieczeństwa. Kto powie stop?

    Postępuj tak, abyś człowieczeństwo tak w swojej osobie, jak też w osobie każdego innego używał zawsze jako celu, nigdy jako środka. Immanuel Kant Pojęcie GMO, czyli genetycznie modyfikowanych organizmów, znamy. Coraz częściej jednak

  • Avatar

    Żelazny Most w Polkowicach

    Na mapach niepoprawnie oznakowane jako jeziorko, fotografie Żelaznego Mostu obserwowane z góry potrafią nawet proponować pływanie w upalne dni. W prawdzie jest to potwornie niebezpieczny zbiornik, i gdy mocniej szarpnęła się gleba, sporo

Dziękujemy za wizytę.

Cieszymy się, że odwiedziłeś naszą stronę. Polub nas na Facebooku lub obserwuj na Twitterze.