Ученые Пермского Политеха предложили недорогой способ получения экологичных удобрений и биодизеля. Для этого они покрыли биокатализаторы суперстойкими микроорганизмами, которые могут выживать даже в экстремальных условиях. Технология повысит стойкость препарата и ускорит переработку отходов.
Кроме биотехнологов Пермского Политеха, в международную исследовательскую группу вошли ученые Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН и Института микробиологии НАН Беларуси.
— Мы разработали образцы уникальных биокатализаторов, используя устойчивые к экстремальным факторам бактерии. Их выделили из неблагоприятных экологических ниш: содовых озер и шламохранилищ. Микроорганизмы способны выдерживать повышенное содержание щелочей и солей. Благодаря этому наша разработка обладает устойчивостью и широким диапазоном действия. В частности, препарат позволит перерабатывать отходы сельского хозяйства в полезные продукты: биоудобрение, биодизель и кормовой белок для животных, — рассказывает одна из исследователей, студентка 4-го курса факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского Политеха Виктория Егорова.
По словам биотехнологов, в последние годы переработка биомассы все чаще привлекает российских и зарубежных ученых. Например, с 2014 года в Китае на промышленном уровне работает установка, которая продуцирует 20 тыс. тонн биодизеля в год. Специалисты используют для этого биокатализатор на основе фермента Novozyme 435.
Уникальность разработки состоит в ее устойчивости к экстремальным факторам окружающей среды при использовании различных способов «закрепления» бактерий на препарате. По сравнению с аналогами, биокатализаторы способны более интенсивно перерабатывать биомассу в полезные продукты. Кроме того, их предложили производить на основе доступных и недорогих материалов.
— Чтобы определить эффективность способа, мы закрепили клетки бактерий Pseudomonas peli на носителе — каолине, используя метод адсорбции. Затем мы сравнили активность клеток в свободном состоянии и в составе биокатализатора. Эксперименты показали, что клетки эффективно «закрепляются»: их активность сохранилась на 56 %, — поясняет студентка Пермского Политеха.
Закрепление бактерий на носителе повышает «срок жизни» препарата, считают биотехнологии. Кроме того, твердый биокатализатор способен усовершенствовать технологическую цепочку: его не нужно будет отделять от продуктов реакции при переработке отходов.
Препараты могут найти применение не только в сельском хозяйстве, но и в производстве моющих, дезинфицирующих и растворяющих веществ. Биокатализаторы можно также использовать в пищевой и текстильной промышленности.
Разработка ученых стала возможной благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который реализуется в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России. Проект был поддержан Правительством Пермского края в 2020 году.