Naukowczynie z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach opracowały preparat biologiczny wspomagający pracę osadu czynnego w oczyszczalniach ścieków. Rozwiązanie ma pomóc w usuwaniu substancji farmaceutycznych z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), a także związków fenolowych. Wynalazek został objęty ochroną patentową.

Gąbka z unieruchomionymi mikroorganizmami

Luffa cylindrica, czyli gąbczak walcowaty, to pnącze z rodziny dyniowatych, które występuje w Afryce i w Azji. Ma charakterystyczne cienkie, wijące się pędy oraz klapowane liście. Jego owoce, zielone i chropowate, wyglądem przypominają cukinię lub przerośniętego ogórka. To właśnie one mogą być wykorzystywane jako naturalne roślinne gąbki do mycia naczyń lub ciała. Okazuje się, że świetnie sprawdzają się również jako biodegradowalny nośnik dla wybranych szczepów bakterii, które wspomagają pracę osadu czynnego w oczyszczalniach ścieków w usuwaniu niesteroidowych leków przeciwzapalnych oraz związków fenolowych.

– To nie pierwszy preparat biologiczny tego typu przygotowany w naszym zespole. Innym opracowanym przez nas nośnikiem jest guma ksantanowa – mówi prof. dr hab. Danuta Wojcieszyńska, współautorka wynalazku. Jest to naturalny materiał modyfikowany chemicznie w taki sposób, aby był zarówno przyjazny dla środowiska, jak i tani w produkcji. Nie jest natomiast biodegradowalny.

– Nie była to jednak wada, ponieważ w przypadku takich rozwiązań kluczowe znaczenie ma cel, jaki chcemy osiągnąć. W niektórych warunkach lepiej sprawdzi się preparat, który będzie działał w skażonym środowisku możliwie jak najdłużej. Wtedy zastosowalibyśmy gumę ksantanową. W innych przypadkach jest odwrotnie. Aby nie obciążać już mocno skażonego środowiska wodnego, można wprowadzić do niego taki nośnik, który po spełnieniu swojej roli naturalnie i szybko ulegnie rozkładowi – dodaje ekspertka.

W tym przypadku najlepszym i jednocześnie najciekawszym rozwiązaniem okazał się wspomniany już gąbczak walcowaty.

– Nośnik ten zbudowany jest z celulozy, a więc polisacharydu, będącego świetnym substratem dla grzybów, które szybko i sprawnie potrafią go rozłożyć. Dzięki temu otrzymałyśmy tani, skuteczny i jednocześnie naturalny materiał do zadań specjalnych – komentuje dr hab. Urszula Guzik, prof. UŚ, współautorka patentu.

Kluczową rolę w zaprojektowanym preparacie biologicznym odgrywają następujące szczepy bakterii: Pseudomonas moorei KB4, Bacillus thuringiensis B1(2015b), Stenotrophomonas maltophilia KB2 oraz Planococcus sp. S5. Mają one zdolność rozkładania substancji farmaceutycznych z grupy NLPZ, a także związków fenolowych. Aby jednak mogły spełnić swoją rolę, muszą zostać unieruchomione na nośniku. Naukowczynie zastosowały w tym celu metodę adsorpcji.

– Można powiedzieć, że szczepy bakterii niejako przyklejają się do gąbki roślinnej, zasiedlając jej powierzchnię. Nie musimy jej w żaden sposób przygotowywać ani modyfikować, dlatego jest to najprostsza i najtańsza metoda otrzymywania interesującego nas preparatu biologicznego – dodaje dr hab. Urszula Guzik, prof. UŚ..

Dodatkowo zastosowanie gąbki jako nośnika zwiększa prawdopodobieństwo przetrwania mikroorganizmów, które trafiają z „cieplarnianych” warunków laboratorium do skrajnie niesprzyjającego środowiska oczyszczalni ścieków. Muszą przetrwać w konkurencyjnym i wrogim mikrobiomie, aby wykonać swoje zadanie.

Jak przyznaje prof. Danuta Wojcieszyńska, największym wyzwaniem jest obecnie przeskalowanie procesu produkcyjnego. Kluczowym etapem będzie sprawdzenie skuteczności opracowanego preparatu w rzeczywistych warunkach oczyszczalni ścieków, dlatego tak ważne jest pozyskiwanie funduszy na dalsze badania oraz nawiązanie współpracy z partnerami z otoczenia gospodarczego.

Współautorkami opatentowanego preparatu mikrobiologicznego wspomagającego pracę osadu czynnego oczyszczalni ścieków w usuwaniu paracetamolu lub niesteroidowych leków przeciwzapalnych oraz związków fenolowych są: dr hab. Urszula Guzik, prof. UŚ, dr Anna Dzionek, dr Agnieszka Nowak oraz prof. dr hab. Danuta Wojcieszyńska.