Российские ученые предложили использовать живые бактерии для очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов и радиоактивных веществ. Полученный сорбент представляет собой полисахарид, синтезированный почвенными бактериями, и позволяет эффективно очищать стоки от ряда тяжелых металлов и радиоактивных веществ. Такой биофильтр может быть использован повторно, а его синтез не представляет технологических сложностей. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Immunology.
Сточные воды атомных электростанций и предприятий по производству и обогащению ядерной руды, содержащие тяжелые металлы и радионуклиды, требуют очищения для повторного использования или возврата во внешнюю среду. Наиболее эффективным сегодня считается использование биоматериалов в качестве основы для сорбентов.
Такие биоматериалы, предназначенные для адсорбции ионов тяжелых металлов и радионуклидов, должны обладать высокой способностью их связывания и стабильной трехмерной структурой, которая позволит очищать воду и использовать фильтры в течение долгого времени. Все эти свойства присущи гидрогелям на основе полисахаридов. Однако синтез полисахаридов с необходимой структурой — сложный и дорогостоящий процесс. Одним из способов сократить расходы, не теряя при этом эффективности, может стать использование бактерий, способных синтезировать полисахариды с заданными свойствами, и вторичных продуктов пищевой промышленности (например, сахарозы и различных желирующих субстанций)ля их культивации.
Сотрудники НИТУ «МИСиС», Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, МГУ имени М.В. Ломоносова и Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН предложили использовать полисахариды, синтезированные почвенными бактериями вида Azotobacter vinelandii, в качестве сорбента для очистки сточных вод промышленных предприятий.
Исследование показало, что гидрогели, содержащие полисахарид-леван, синтезированный при культивировании бактерий в среде, модифицированной мелассой (кормовая патока, побочный продукт сахарного производства), способны эффективно адсорбировать высокотоксичные металлы и радионуклиды. Бактерии выращивались на протяжении 72 часов при температуре 28°C в среде с содержанием монокалийфосфата, фосфорнокислого калия, сульфата магния, отходов дистилляции, сульфата кальция, хлорида железа, молибдата натрия, дрожжевого эсктракта, сахарозы и агар-агара.
«Доказано, что наиболее эффективный синтез полисахарида-левана достигается при содержании в среде 5% мелассы и
2-15% отходов дистилляции. Бактерии, выращенные таким образом, производят леван, обладающий высоким молекулярным весом и стабильной молекулярной структурой, которая позволяет эффективно связывать натрий, магний, серу, кальций и железо. Гидрогели на основе левана и поливинилового спирта продемонстрировали высокую степень сорбции ионов тяжелых металлов (медь, цинк, кадмий) и и радионуклидов (плутоний, уран)», — поясняет один из авторов исследования д.б.н., профессор кафедры физического материаловедения НИТУ «МИСиС» Георгий Максимов.
Важно, что биосинтезированные сорбенты могут быть рекультивированы и использованы повторно. Разработанная российскими учеными оригинальная технология производства данного сорбента, а также использование при этом вторичных продуктов пищевой промышленности создает предпосылки для эффективного и рентабельного направления биотехнологии, как с точки зрения экономики, так и экологии.
