Грибы для окружающей среды
Бактерии часто могут расщеплять токсины только в том случае, если они растворены в воде и достаточно малы, что часто не так. Грибы белой гнили менее требовательны к еде - взамен они более чувствительны к внешним воздействиям. Инженеры разработали защищенное место для грибов: говорят, что заключенные в гелевые шарики помогают расщеплять вредные вещества.
«Иммобилизация с инкапсуляцией в гель» - это название метода, при котором грибы белой гнили инкапсулируются в гель, состоящий из решетчатого каркаса и в основном воды. Этот гель очень эластичен и механически стабилен. Полученные с его помощью шарики размером от 1 до 2 мм позволяют грибку расти внутри и вырабатывать свои ферменты, с помощью которых большое количество загрязняющих воду и почву веществ можно расщепить или сделать доступными для дальнейшего бактериального разложения. авария. Эти сферы с заключенным в них грибом также называют иммобилизатами.
Предпосылки: Многие опасные для окружающей среды проблемные вещества могут в значительной степени избежать бактериального разложения, что обычно связано с их низкой растворимостью в воде, их токсичностью или почти полным накоплением (адсорбцией) на твердых поверхностях. Например, чтобы расщепить некоторые ароматические углеводороды, бактерии сначала должны поглотить эти вещества в свои клетки. Обычно это возможно только в том случае, если вещества находятся в растворенном виде и не превышают определенного размера. Кроме того, ферменты, участвующие в расщеплении, специфичны по действию и субстрату, т.е. они могут превращать только одно конкретное вещество в другое (принцип замка и ключа).
Грибы белой гнили отличаются: при недостатке пищи они вырабатывают ферменты, которые работают вне клетки и независимо от присутствующего загрязняющего вещества. Это радикально действующая внеклеточная ферментная система. В природе это происходит на стволах мертвых деревьев, заселенных грибами белой гнили. Как только пищи становится недостаточно, гриб вырабатывает эти ферменты. Ферменты, в свою очередь, производят мелкие агрессивные частицы (радикалы), которые удаляют отрицательно заряженные частицы, так называемые электроны, из решетчатого компонента древесины лигнина. В результате решетка растворяется и из древесины и лигнина высвобождаются необходимые питательные вещества, превращая то, что когда-то было цельным куском дерева, в рассыпчатую целлюлозу. Хотя такие трансформации происходят медленнее, чем бактериальная деградация, они охватывают более широкий спектр трансформируемых веществ.
В контексте восстановления почвы и грунтовых вод грибок белой гнили может таким образом расщеплять ряд загрязняющих веществ или делать их доступными для дальнейшего бактериального разложения: прежде всего, полиароматические углеводороды (ПАУ) или моноароматические углеводороды, такие как бензол., толуол, этилбензол, ксилол (БТЕХ), которые в основном выбрасываются в окружающую среду через утечки в топливных баках или трубопроводах. Однако с помощью этих микроорганизмов можно очищать почву, загрязненную взрывчатыми веществами, сточные воды, содержащие красители, или сточные воды бумажной промышленности.
«Иммобилизация гелевых включений», которую Dr.-Ing. Эрих Лейдиг и Dipl.-Ing. Кристина Грейфф из Института инженерной биологии и биотехнологии сточных вод Центра экологических исследований (ФЗУ) Университета Карлсруэ совместно с Федеральным центром сельскохозяйственных исследований (ФАЛ) имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущими реакторными системами с грибами белой гнили как биокатализаторы. Прежде всего, это защита от внешних воздействий, которую гель обеспечивает грибку: бактерии практически не могут проникнуть через решетчатый каркас и вытеснить и дезактивировать грибок. Это делает возможной работу с бактериями и грибами в качестве биокатализаторов в одной и той же системе реакторов, что обещает синергетический эффект при разложении загрязняющих веществ.
Тот факт, что иммобилизаты просты в получении, могут храниться в течение длительного времени и могут быть использованы в самых разных типах реакторов, является экономически выгодным. Если, например, биокатализатор отравлен по неосторожности, его можно заменить и обновить в очень короткие сроки. Это сводит к минимуму время простоя.