Традиционная схема очистки воды включает процессы коагуляции, отстаивания, фильтрации и обеззараживания. Одно из основных назначений коагуляции — удаление из воды мутности. К наиболее распространенным коагулянтам относятся соли алюминия и железа (полиалюминийхлорид, хлорид железа). Как правило, данные коагулянты обеспечивают достижение требуемых показателей очистки воды. Однако, при их использовании неизбежны остаточные концентрации ионов алюминия и железа. Это приводит к вторичному загрязнению воды и может влиять на состояние здоровья человека — по результатам ряда исследований ионы алюминия в воде имеют связь с возникновением болезни Альцгеймера.
Как решается эта проблема?
На данный момент активно ведутся поиски биофлокулянтов, синтезируемых с использованием экстрактов ряда растений, бактериальных и грибных культур. Преимуществами биокоагулянтов являются отсутствие токсичности и саморазложение в природной среде.
Наиболее успешные результаты по очистке воды показали эксперименты с биокоагулянтами на основе экстрактов моринги масличной (Moringa oleifera), бактериальных культур Klebsiella sp., Bacillus mojavensis и Bacillus licheniformis. Однако, практическая реализация данных коагулянтов осложняется ограниченным ареалом распространения соответствующих видов растений, сложностью биосинтеза коагулянтов бактериального происхождения и высокими затратами.
Грибные коагулянты
Исследования последних лет показали эффективность материалов грибного происхождения в качестве адсорбентов, катализаторов и, как оказалось, биокоагулянтов в схемах очистки воды. Микогенные материалы, в частности на основе нитчатого гриба Aspergillus oryzae, обладают едва ли не лучшими свойствами среди биокоагулянтов.
Учеными был разработан способ синтеза гранул (картофель, декстроза, агар-агар) размером 2-8 мм с проросшими спорами Aspergillus oryzae, которые характеризуются шероховатой поверхностью и развитой системой внутренних пор. Благодаря этим особенностям грибные гранулы обеспечивают хорошие показатели удаления из воды микроводорослей, ионов тяжелых металлов и мутности. В соответствующих экспериментах достигнуты показатели коагуляционного удаления микроводорослей и мутности на уровне 99 и 91%, соответственно [1].
Важно отметить, что Aspergillus oryzae внесен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, США (United States Food and Drug Administration) в список безопасных микроорганизмов, использование которых допустимо для ферментации в пищевой промышленности [2].
Автор: Михаил Владимирович Вишневский.
Источники:
- Nie Y., Wang Z., Zhang R. et al. Aspergillus oryzae, a novel eco-friendly fungal bioflocculant for turbid drinking water treatment. Separation and Purification Technology, 2021, v. 279, an 119669.
- Wakai S., Nakashima N., Ogino C. et al. Modified expression of multi-cellulases in a filamentous fungus Aspergillus oryzae. Bioresource Technology, 2019, v. 276, an 146–153.