Биологи РУДН предложили, как эффективно извлекать полезные вещества из сточных вод
Сточные загрязняют окружающую среду и могут вызывать зацветание природных водоемов. Кроме того, вместе с ними выбрасываются элементы, которые могли бы найти полезное применение. Поэтому для очистки сточных вод строят специальные искусственные сооружения, а на помощь нередко приходят биотехнологии. В этом случае разлагать загрязнители помогают микроорганизмы, в том числе микроводоросли, которые могут быть как в свободноплавающем состоянии, так и прикрепленными к различным фильтрам. Биотехнологи РУДН предложили новую конструкцию полимера для таких сооружений, который позволит в разы эффективнее извлекать нужные элементы из сточных вод, будет биоразлагаемым и не повредит клетки водорослей.
«Мы впервые успешно применили сшитые полимеры на основе хитозана, чтобы обездвижить одноклеточные водоросли и захватывать вырабатываемые ими питательные вещества. Такие полимеры помогли эффективно иммобилизовать водоросли, но не препятствовали их росту и фотосинтезу», — доктор биологических наук Алексей Соловченко, сотрудник РУДН.
Хитозан — вещество из панцирей ракообразных и клеточных стенок грибов-зигомицетов. Это соединение — полисахарид с аминогруппами, родственный хитину, которым укрепляют свой наружный скелет членистоногие. Хитозан не растворяется в воде — и поэтому подходит для длительного выращивания водорослей, — а также не разрушается и не разлагается раньше времени. Для изготовления описанных в статье полимеров — длинных разветвленных молекул с повторяющимися похожими звеньями-мономерами — требуется связать перекрестными сшивками молекулы хитозана и молекулы глутаральдегида — соединения, которое применяется для дезинфекции, консервации и фиксации в стоматологии, хирургии и других сферах медицины. Полимер из хитозана и глутаральдегида получился пористым и гидрофильным — впитывающим воду, и на протяжении семи дней росту водорослей не мешал.
Зеленые микроводоросли, которые были связаны этим полимером, относятся к штамму PPAS 2047 рода Lobosphaera, запатентованного авторами проекта. Биологи РУДН показали, что при очистке сточных вод на протяжении семидневного эксперимента стабильнее был комплекс из клеток этих микроводорослей с полимером на основе хитозана с молекулярной массой 600 kDa, чем 250 kDa. Способность извлекать питательные вещества у комплекса оказалась значительно выше, чем у взвеси водорослей в толще воды. Так, неорганические фосфаты водоросли поглощали в 16,7 раз быстрее, а неорганические нитраты — в 1,3 раза.
«Мы продемонстрировали, что полимеры на основе хитозана с перекрестными сшивками — это безопасные для окружающей среды материалы, которые ускоряют извлечение питательных веществ из сточных вод одноклеточными водорослями. Богатая полезными нутриентами биомасса микроводорослей, присоединенных к биоразлагаемому и нетоксичному носителю, может использоваться как удобрение, которое постепенно высвобождает и возвращает органику в поля», — доктор биологических наук Алексей Соловченко, сотрудник РУДН.
Результаты опубликованы в Journal of Water Process Engineering.
Ирина Алексеевна Черных — кандидат юридических наук, доцент кафедры международного права РУДН и ответственная за Центр международного космического права им. Г. П. Жукова. Учёная также эксперт в области правового режима Луны и космических ресурсов, индивидуальный член Международного института космического права (Париж) и участник Глобальной группы по устойчивой деятельности на Луне (Австрия). В канун Дня космонавтики мы поговорили с Ириной Алексеевной о том, как право реагирует на новую лунную гонку, почему бизнесу тесно в старых договорах и зачем юристу-международнику смотреть на звёзды.
Натан Андреевич Эйсмонт — ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, преподаватель кафедры механики и процессов управления инженерной академии РУДН и ученик великого учёного Сергея Павловича Королёва.
В РУДН он читает студентам курсы «Небесная механика» и «Управление движением космических аппаратов», передавая фундаментальные знания и уникальный практический опыт. Свой путь в науке он начал в Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва, где сразу оказался вовлечён в проекты исследования Луны. О том, как рождались легендарные разработки, можно ли защитить Землю от астероидов и чему учёный учится у своих студентов — в интервью, приуроченном ко Дню космонавтики.
За последние пять лет научное сотрудничество РУДН с университетами и исследовательскими центрами Китая достигло впечатляющих результатов. Совместно подготовлено более 1000 научных публикаций по широкому спектру направлений — от инженерии и технологий до медицины и социальных наук. 19 из этих материалов вошли в топ высокорейтинговых журналов, что подтверждает мировой уровень проводимых исследований.