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

    PIS dotuje Ukraińców - polskich rolników ciąga po sądach!!!

  • Avatar

    Coopunit -

    Nazwa projektu: * Pieniądz nowej generacji jako środek budowy cywilizacji kosmicznej. Wszystkie moje zgłoszenia jednocześnie publikuję. Pozwala to uniknąć późniejszych problemów związanych z prawami autorskimi.

  • Avatar

    Wiosny już prawie w Polsce nie mamy.

    Wiosna zanim się na dobre zaczęła to już w zasadzie się skończyła. Tak było w poprzednim roku, w tym polityczna Wiosna chyba powtarza ten schemat. Po ogłoszeniu przez PiS 5-tki Kaczyńskiego i deklaracjach LGBT Trzaskowskiego w Warszawie z

  • Avatar

    Skarżypyta w kącie stała…

    Mężczyźni podobno więcej plotkują i jak się okazuje również skarżą. Trudno nie odnieść wrażenia, że postęp cywilizacyjny wyraźnie im nie sprzyja. Teraz to już nie tylko piękne stroje i misterne fryzury. Po prostu są bardziej

  • Avatar

    Ranking pożyczek za darmo

    Uzyskanie darmowej pożyczki nie jest takie trudne. Większość firm pozabankowych dysponuje ofertą promocyjną dedykowaną dla nowych klientów. Pożyczkobiorcy skupiają się na zawartości propozycji darmowych chwilówek — ile można

  • Avatar

    Braun lubi paradoksy

  • Avatar

    TSUE ma prawo i zdelegalizuje KRS oraz Izbę Dyscyplinarną SN.

  • Avatar

    Pilne pożyczki dla osób zadłużonych

    Kwota udzielonej pilnej pożyczki dla osób zadłużonych, może wynieść nawet kilka tysięcy złotych. Aplikacja jest zazwyczaj realizowana na uproszczonych warunkach, które eliminują zbędne formalności. Pożyczkobiorca, który ubiega się o

  • Avatar

    O strajku nauczycieli (o Broniarzu) polemika z M. Rachoniem

    W skrócie: wykazanie fałszu kilku klisz dotyczących protestu nauczycieli propagowanych przez ośrodki związane z rządem.

  • Avatar

    Broniarz, przekraczasz granice

    O ostudzenie emocji po groźbach ze strony szefa strajkujących nauczycieli apelował dziś premier Morawiecki

  • Avatar

    A jednak?! Ulica Lecha Kaczyńskiego wróciła!

    Zdecydowali o tym Warszawiacy niezadowoleni z niedawnej zmiany nazwy ulicy na Aleję Armii Ludowej.

  • Avatar

    Antypody: Reakcje na atak w Nowej Zelandii.

    Marcin Jaskulski, Canberra.

  • Avatar

    Walka z homoseksualizmem nie rozwiązuje problemu pedofilii wśród duchownych katolickich.

Dziękujemy za wizytę.

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