Химик РУДН показал, что водоросли могут одновременно очистить воду от свинца и стать сырьем для биотоплива

Свинец — один из самых распространенных тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду. Уровень загрязнения свинцом постоянно растет, потому что его используют в производстве аккумуляторов, красок, добавляют в автомобильное топливо. В основном свинец попадает в окружающую среду через сточные воды производств. Оттуда он поражает всю экосистему. Один из способов очистки вод от свинца — биоремедиация. Токсичный металл поглощают микроорганизмы, которые становятся устойчивы к нему, например, через повышенное накопление липидов. Химик РУДН совместно с коллегами исследовал возможность применения микроводорослей Chlorella Sorokiniana для биоремедиации. Химики также показали, что защитные механизмы водорослей не только снижают уровень загрязнения, но и повышают потенциал использования микроорганизмов в качестве биотоплива.

«Низкие концентрации многих тяжелых металлов усиливают накопление липидов в микроводорослях в качестве защитного механизма. C. Sorokiniana более устойчива к свинцу по сравнению с другими видами микроводорослей, вероятно, благодаря небольшим размерам и большей площади поверхности клеточной стенки. Мы исследовали, как эти водоросли накапливают липиды под влиянием свинца, это позволит судить о возможности применения их в качестве сырья для биотоплива. Мы изучили краткосрочный и долгосрочный эффект свинца на C. Sorokiniana и определили концентрацию металла, которая способствует максимальному накоплению липидов и устойчивости к свинцу», — Винод Кумар, PhD, профессор РУДН.

Химики поместили C. Sorokiniana в пресную воду с разной концентрацией хлорида свинца и оксида свинца — от 50 до 600 мг на литр. В качестве контрольного образца использовали C. Sorokiniana из чистой пресной воды. Чтобы оценить краткосрочный эффект свинцового загрязнения, химики проверили образцы через 96 часов. Долгосрочный эффект оценили через 14 суток после начала эксперимента. Микроводоросли выделили с помощью центрифуги, затем высушили и измерили содержание липидов.

Через 96 часов не выжило 50% водорослей в растворе с 565 мг/л хлорида свинца и 191 мг/л оксида свинца. Эти значения химики назвали максимальным уровнем свинцового загрязнения, которое могут выдержать водоросли C. Sorokiniana. При этом в зараженной свинцом среде водоросли накапливают почти в два раза больше липидов — 97 мг на литр в день против 58 мг в чистой среде. Свинец также изменяет состав липидов — в загрязненной среде микроводоросли накапливают больше насыщенных жирных кислот (SAFA) и мононенасыщенных жирных кислот (MUFA). Это улучшает свойства C. Sorokiniana в качестве сырья для биотоплива.

«Наши результаты показали, что C. Sorokiniana обладает высокой устойчивостью к свинцу и, следовательно, может служить потенциальным кандидатом для биоремедиации сточных вод. Мы также выявили повышенный уровень липидов в клетках микроводорослей, что указывает на их роль в качестве сырья для биодизельного топлива. Под действием свинца меняется и липидный профиль — повышается уровень SAFA и MUFA. Таким образом, C. Srokiniana может служить двум целям — биоремедиации и биоэнергетики», — Винод Кумар, PhD, профессор РУДН.

Результаты опубликованы в Environmental Technology & Innovation.