Микроводоросли помогут очистить воду и синтезировать биотопливо
Российские ученые совместно с коллегами из Индии и ЮАР показали, что зеленые микроводоросли Chlorella sorokiniana можно использовать для очистки сточных вод от опасного загрязнителя — пирена. Водоросли поглощают пирен и при этом меняют свой обмен веществ, чтобы подстроиться под стрессовые условия. В результате в водорослях образуется больше липидов, из которых можно эффективно синтезировать безопасное биотопливо. Результаты опубликованы в журнале Chemosphere.
Пирен — циклическое органическое соединение — образуется в результате процессов горения, например в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. Это один из самых распространенных антропогенных загрязнителей. Среди методов очистки окружающей среды от пирена внимание исследователей стала привлекать биоремедиация — очистка с помощью растений, грибов и животных. Российские ученые совместно с коллегами из Индии и ЮАР показали, что очистка воды от пирена с помощью микроводорослей позволяет не только избавиться от вредного загрязнителя, но и получить экологичное биотопливо.
«Пирену, антропогенному органическому загрязнителю, распространенному в различных экосистемах, уделяется все больше внимания с точки зрения биоремедиации и преобразования энергии с использованием микроводорослей. Липиды микроводорослей обладают большим потенциалом для производства из них биотполива. А химические стрессоры стимулируют повышение содержания липидов в клетках. Это механизм адаптации микроводорослей к стрессовому воздействию», — рассказал Винод Кумар, PhD, профессор РУДН.
Химики исследовали, как под действием пирена меняется обмен веществ водорослей Chlorella sorokiniana. В течение 16 дней водоросли выращивали в среде, загрязненной пиреном, и в чистой среде. Липиды, которые произвели водоросли за это время, затем превратили в биотопливо.
Слишком большая концентрация пирена (0,05%) практически полностью уничтожила микроводоросли. При концентрации 0,023% выжило 50% клеток водорослей, причем они продемонстрировали высокую устойчивость к загрязнителю. За время эксперимента водоросли из загрязненной воды набрали в весе почти столько же, сколько водоросли из воды без пирена — 444 мг на литр против 449 мг. В составе водорослей из пиреновой среды оказалось меньше белков, но на 21,2% больше углеводов и на 24,5% больше липидов. Состав этих липидов пригоден для синтеза биотоплива — эффективность превращения составила около 81%.
«Это исследование раскрывает многообещающий потенциал микроводорослей C. sorokiniana для биоремедиации пирена вместе с использованием клеточных липидов для биотоплива. Кроме того, простое использование липидов — это не конечный результат, а скорее дорога к новым способам получения биотоплива из обезжиренной биомассы путем гидротермального сжижения, пиролиза и т. д. Также можно исследовать применение различных соединений с добавленной стоимостью (углеводов, белков, пигментов, витаминов и т. д.). Таким образом, наши результаты демонстрируют разнообразный прикладной потенциал для дальнейших исследований и возможностей применения», — прокомментировал Винод Кумар.