Stanovení distribuce farmakologicky aktivních látek a jejich biologická degradace v rámci procesů čištění odpadních vod
Program: TA ČR Epsilon
Číslo projektu: TH02030337
Doba řešení: 2017-2020
Shrnutí:
Vývoj technologie biologické degradace vybraných, jiným způsobem těžko odbouratelných, farmakologicky aktivních látek (diklofenak, ibuprofen, ketoprofen, sulfometaxazol) v odpadních vodách během jejich úpravy v čistírnách odpadních vod.
O projektu:
Projekt se zabýval dílčím řešením velmi závažného problému - eliminace farmak z odpadních vod. Cíl, řešit tento problém modifikací velmi složitého mikrobiálního systému čistíren odpadních vod byl velmi ambiciózní. Věděli jsme na počátku, že modifikovat a stabilizovat tento systém tak, aby degradoval vybraná farmaka, bude velmi těžké, možná i nemožné, avšak z hlediska ekonomiky to byla dle našeho názoru jediná cesta, která může problém řešit. To, že jsme na vybraných farmakách dokázali, že tato cesta možná je, považujeme za největší přínos tohoto projektu.
Podařilo se nám vytvořit unikátní technologii (ověřenou technologii) obohacení aktivovaného kalu o vnesené mikrobiální kultury kmene Raoultella sp. KDF8, jejíž přítomnost v systému snižuje hodnoty diklofenaku a derivátu 4'-hydroxy dikclofenaku na výstupu až o 68% oproti vstupu. Technologie snižuje i hodnoty ibuprofenu a ketoprofenu a jejich derivátů, což se ale ukázalo jako nepodstatné vzhledem k tomu, že se tato farmaka sorbují na buňky aktivovaného kalu. Kal je pak likvidován způsobem, který nezatěžuje životní prostředí.
Ze zatížených lokalit farmaky a aktivního kalu se nám podařilo izolovat další kmeny (taxonomicky určeny jako Kocuria rhizophilla SA117 a Acinetobacter sp. 49), tentokrát ve vztahu k možnosti degradace sulfamethoxazolu a jeho derivátů. Byla ověřena schopnost degradovat předmětná farmaka v laboratorním měřítku. Tyto skutečnosti byly využity při přípravě patentu, který byl schválen Úřadem průmyslového vlastnictví pod číslem 307 652. Patent byl schválen v předstihu oproti harmonogramu projektu, a proto jsme mohli poznatky a čas využít k přípravě v pořadí druhé technologie. Byla ověřena schopnost kmene Kocuria rhizophilla SA117 využívat sterilní aktivovaný kal jako zdroj substrátu pro svůj růst při zachování schopnosti degradovat sulfamethoxazol. Mikroorganismy byly s úspěchem adaptovány na dlouhodobé přežívání ve složitém konkurenčním prostředí aktivovaného kalu. Technologie postoupila do poslední fáze vývoje – optimalizace degradace v podmínkách aktivovaného kalu.
Fotografie:
- Výzkum přežívaní degradérů a degradace farmak v aktivovaném kalu v pokusných nádobách
- Opakování pokusů ve větším měřítku – v nádrži o objemu 1m3
- Pokusná modelová ČOV, která byla umístěná přímo u městské ČOV Třeboň.
