Очистку сточных вод микроводорослями адаптировали к северному климату
Ученые Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова обнаружили, что даже в условиях северного климата можно очищать сточные воды с помощью микроводорослей, после чего биомасса водорослей пригодна для переработки в биотопливо. Об этом они сообщили в статье, опубликованной в журнале Algal Research.
Водорослевые пруды для очистки сточных вод люди создавали с древних времен, особенно в странах, где существует избыток солнечной энергии. Например, в Индии при деревнях используют для очистки водорослевые пруды, а когда они появились, никто точно не знает. Научное обоснование этой методики впервые выдвинул Билл Освальд более полувека назад. В последнее десятилетие разработка технологий очистки сточных вод стала особенно актуальной: ежегодно на эту тему выходит несколько десятков научных публикаций.
Системы выращивания микроводорослей ученые разделяют на открытые (пруды, лагуны и т. п.) и закрытые (фотобиореакторы). Никто ранее не рассматривал использование закрытых культивационных систем для очистки сточных вод, поскольку поддерживать внутри них оптимальную для микроводорослей температуру технически сложно и весьма затратно. Российские биологи с коллегами из Университета Турку (Финляндия) первыми предложили адаптировать фотобиореакторы для северного климата.
Фотобиореакторы представляют собой сосуды с суспензией клеток микроводорослей, где поддерживаются равномерное освещение, постоянные температура и концентрации углекислого газа, кислорода и питательных веществ. Более того, необходимо постоянно перемешивать суспензию со скоростью, при которой микроводоросли не будут оседать на дно. Форма и конструкция фотобиоректоров различаются: они могут быть плоскими, трубчатыми, спиральными.
На выходе из реактора специалисты проверяют эффективность очистки. Параметров эффективности два: полнота извлечения загрязнителей и скорость — время, за которое содержание загрязнителей в среде падает до предельно допустимой концентрации (ПДК).
Для исследования ученые использовали штамм микроводоросли Chlorella vulgaris UHCC0027, выделенный в юго-западных областях Финляндии в местах ее природного обитания. Выяснилось, что фотобиореакторы с этой водорослью можно использовать без дополнительного подогрева, потому что все биологические процессы эффективно протекают в системе при температуре окружающей среды — в этом основное достижение исследования.
«Мы выделили самые перспективные организмы из очистных сооружений и расположенных рядом территорий. Интересно, что неплохо показала себя водоросль северного вида, но ничуть не хуже оказалось «дикое» водорослевое сообщество из самих сточных вод, которое в итоге не уступило «монокультуре» по эффективности очистки», — рассказал один из участников исследования, профессор кафедры Биоинженерии Биологического факультета МГУ, доктор биологических наук Алексей Соловченко.
Кроме того, биомасса микроводорослей, растущих на сточных водах, оказалась пригодной к последующей переработке в биодизельное топливо с минимальной коррекцией — добавлением дизельного топлива и присадок.
По словам Соловченко, новый способ рекультивации сточных вод уже заинтересовал предпринимателей. «Наша работа была выполнена на базе финской коммерческой компании, профессионально занимающейся очисткой сточных вод, и с участием ее сотрудников. Важно, что результаты были достигнуты с использованием самых настоящих городских сточных вод, взятых из сети города Турку, а не модельных сред, применяемых в большинстве исследований», — заключил Алексей Соловченко.
Исследование поддержано РНФ и проходило в рамках проекта «Ноев Ковчег» (направление «Микроорганизмы и грибы»).
