Inovatyvi naftos teršalų neutralzavimo biotechnologija jau užpatentuota Lietuvoje ir laukia patvirtinimo iš Europos patentų biuro, tačiau iki tol liko paskutinis etapas – technologijos bandymai realiomis sąlygomis.
Idėjos ir mokslinio tyrimo autorės – KU vyresnioji mokslo darbuotoja prof. dr. Tatjana Paulauskienė ir KU vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Marija Kataržytė.
Naftos teršalai Baltijos jūroje itin pavogi ekosistemoms
Baltijos jūros vandens sistema itin uždara, per metus pasikeičia vos iki kelių procentų jos tūrio. Todėl tarša išlieka labai ilgai ir daro didelę neigiamą įtaką ekosistemoms. Be to, Baltijos jūroje yra vykdoma pakankamai intensyvi laivyba. Vienas iš pagrindinių krovinių – nafta arba naftos produktai.
Taip pat pavojų ekosistemoms kelia ir Būtingės naftos terminalas, kuriame gali įvykti naftos produktų išsiliejimai. Tokiais atvejais didžiausias iššūkis – greitai ir efektyviai surinkti naftos teršalus nuo vandens paviršiaus, taikant aplinkai draugiškus sprendimus. Vis dėlto egzistuoja tik kelios pagrindinės naftos teršalų valymo technologijos – cheminė, mechaninė ir biologinė.
Kaip aiškino Klaipėdos universiteto prof. dr. Tatjana Paulauskienė, naujausia naftos absorbavimo technologija yra sukurta kombinuojant gamtinius sorbentus – hidrofobizuotus šiaudus kartu su iš Baltijos jūros išskirtais naftos produktus skaidančiais arba nafta mintančiais mikroorganizmais.
„Mes ilgai tyrinėjome įvairius gamtinius sorbentus – šiaudus, durpes, sąmanas, kankorėžius ir stebėjome jų absorbcinę gebą. Tačiau pastebėjime, kad jie labai intensyviai sugeria ne tik naftą, bet ir vandenį, tad nėra pakankamai efektyvūs. Todėl pradėjome bendradarbiauti su mūsų mokslininkais biologais, kurie pasiūlė, kad pasitelkus biologinį metodą galima gauti didesnį efektą surenkant naftos teršalus nuo vandens paviršiaus.
Kolegos, tyrinėjantys įvairius mikroorganizmus ir grybų rūšis pastebėjo, kad kai kurie iš jų yra efektyvūs skaidant naftos produktus – eksperimentų laboratorijoje metu stebėjome, kurie mikroorganizmai paveikia naftos produktus“, – aiškino prof. dr. Tatjana Paulauskienė, projekto „InoBioTech Baltija“ įkūrėja.
Gamtai draugiška inovacija
Pasak tyrimo ir technologijos benraautorės dr. Marijos Kataržytės, įprastas cheminių medžiagų naudojimas likviduojant naftos teršalus nėra draugiškas aplinkai. „Chemikalų likučiai aplinkoje gali turėti neigiamą įtaką biotai, jos gali nusėsti į nuosėdas, ten išbūti ilgą laiką nesuirusios. O mūsų technologija yra absoliučiai draugiška aplinkai: sorbentai yra iš gamtos ir suyrantys, o mikroorganizmai yra iš tos aplinkos, į kurią vėl pateks“, – tikino dr. M. Kataržytė.
Anot mokslininkės, šiuo metu vandens telkiniuose išsiliejus naftos produktams daugiausia naudojamos mechaninės ir cheminės naftos teršalų valymo ir surinkimo priemonės.
Tuo tarpu dirvožemyje mikroorganizami naftos produktų neutralizavimui efektyviai naudojami jau gana ilgą laiką. Vis dėlto vandenyje dėl aktyvios hidrodinamikos, t. y. bangavimo, vanduo nuolat juda ir todėl darbo sąlygos yra sudėtingos.
„Radome sprendimą, kuris leistų sulaikyti naftą sorbente, o jame esantys mikroorganizmai pradėtų skaidymo procesą. Mūsų tyrimų rezultatai parodė, kad mikrooganizmų imobilizavimas sorbente prisideda ir prie efektyvesnio naftos susiurbimo. Taip yra todėl, kad kai kurie mokroorganizmai turi bioaktyuviųjų medžiagų, kurios sumažina naftos plėvės įtempimą ir dėl to nafta efektyviau absorbuojama“, – teigė dr. M. Kataržytė.
Mikrogrybų kultūros pasiteisino labiau
Mokslininkai laboratorijoje tyrinėjo dvi rūšis mikroorganizmų – bakterijas ir grybus. Šios dvi grupės skiriasi savo gebėjimu skaidyti įvairius produktus. Grybai įprastai skaido sunkesnes organines medžiagas ir turi fermentų, kurie gali skaidyti ir naftos produktus. Bakterijos dažniausiai įsijungia vėliau, kai sunkesni naftos produktai suskaidomi į smulkesnius ir jais jau minta bakterijos.
Klaipėdos universiteto laboratorijoje tyrinėtos mikrogrybų kultūros yra surinktos Baltijos jūroje ir jos aplinkoje, o vėliau užneštos ant šiaudų. Grybai apraizgo tuos šiaudus ir laukia maisto šaltinio – naftos. Kuomet šiaudai sugeria naftą, mikroorganizmai ją ima perdirbti. Vienintelis perdirbimo šalutinis produktas – CO2 ir vanduo.
KU mokslininkai tyrimo metu išskiryrė pavienes rūšis – iš viso apie 40 rūšių skirtingų rūšių grybų. 8 iš jų parodė aktyvumą skaidant naftą.
Vieni iš pasirinktų technologijoje naudojamų grybų rūšių yra lot. Fusarium equiseti mikrogrybai.
„Išanalizavome literatūrą, sužinojome, kokie mikrogrybai galėtų būti, pažiūrėjome, kokį jų spektrą turime ir radome, kad turime tokių mikroorganizmų, kurie galėtų reaguoti. Tada pradėjome intensyviau dirbti laboratorijoje ir radome tuos mikroorganizmus, su kuriais niekas dar nedirbo ir todėl galėjome patentuoti mūsų išradimą“, – teigė prof. dr. Tatjana Paulauskienė.
Kiek reikia natūralaus absorbento naftai sugerti?
Kaip parodė skaičiavimai, 1 gramas šio natūralaus absorbento gali sugerti apie 10 kartų daugiau teršalų. Realiomis sąlygomis bus atliekami testai su 3 kg medžiagos, kuri turėtų sugerti apie 30 litrų naftos.
Žinoma, itin dideliems naftos išsiliejimams yra naudojami mechaniniai surinkimo būdai, statomos pontoninės užtvaros ir nafta yra susiurbiama. „Ši medžiaga yra labiau skirta lokaliems, nedideliems išsiliejimams uostuose, kur nėra itin didelio bangavimo“, – aiškino prof. dr. Tatjana Paulauskienė.
Gyvo improvizuoto eksperimento metu laboratorijoje buvo parodyta, kaip šis natūralus absorbentas su grybine kultūra buvo įleistas į vandenį, kurio paviršiuje buvo užpilta naftos. Po akimirkos sorbentas sugėrė beveik visą naftos kiekį, užblokavo ją savo struktūroje, o mikroorganizmai pradėjo savo darbą – skaidė naftą: užteršto vandens paviršius stikliniame inde akimirksniu praskaidrėjo.
Testų metu buvo naudojama žaliavinė nafta, jūrinis dyzelinas, kuris yra naudojamas laivyboje ir tepalai.
„Iš pradžių dirbome tik su šiaudais, tada su modifikuotais šiaudais, tada integravome mikroorganizmus – bakterijas. Deja, bet efekto dar nebuvo. Tuomet radome tinkamiausią mikroorganizmą – grybų kultūras. Vos įdėjus į mėginį, iškarto matai, kaip mišinys sunaikina naftos dėmę. Tai yra toks wow efektas – akimirksniu matyti net ir vizualus rezultatas“, – stebėjosi prof. dr. T. Paulauskienė.
Vis dėlto tam, kad mikroorganizmai pradėtų skaidyti naftą, reikalinga ne mažesnė nei 15 laipsnių Celsijaus tempratūra, kadangi aukštesnėje temperatūroje didėja mikroorganizmų aktyvumas. Tuo tarpu absorbento sugeriamumo savybėms vandens temperatūra didesnės įtakos neturi. Vis dėlto, optimaliausia temperatūra mikroorganizmams – nuo 15 iki 20 laipsnių Celsijaus.
Žada pritaikyti technologiją jūrų uoste
Klaipėdos valstybinio jūrų uosto direkcijos Aplinkos apsaugos koordinatorė Aistė Kubiliūtė teigė, kad Klaipėdos universiteto mokslininkų technologija ateityje, tikėtina, bus naudojama ir Klaipėdos jūrų uoste.
„Tikimės, tad šiai KU kuriamai priemonei bus rasta vietos, bus išdiskutuotas jos panaudojimas ir bus galima ją naudoti.
Tai yra aktualu, nes išsiliejimai vyksta įvairiomis sąlygomis – tiek bunkeriavimo, tiek laivo stovėjimo metu. Dabar laivų kapitonai, dispečeriai, inspektoriai nedelsdami perduoda informaciją apie daugumą išsiliejimų, todėl galima operatyviai sureaguoti surinkti tą naftą.
Įprastai naudoti cheminių medžiagų renkant naftą vandenyje negalima ir norint panaudoti dispergentus, t. y. chemines medžiagas, kurios suskaldo naftos produktus, reikia gauti leidimą iš aplinkosaugininių institucijų.
Tuo tarpu dispergentai suskaido naftos plėvėlę į mažus lašiukus, jie ima skęsti ir tik vėliau per laiką mikroorganizmai juos suvirškina jau jūros dugne. Ir tai nėra geriausias būdas likviduoti naftos terštalus vandens telkiniuose“, – aiškino A. Kubiliūtė.
Koks bus šio naujojo natūralaus absorbento su mikrooragnizmais panaudojimo dizainas ir technologija – dar sprendžiama. Tačiau manoma, kad tai galėtų būti tarsi „pagalvės“ metodas – maišas, kuriame būtų mokslininkų sukurta absorbuojanti medžiaga ir kurią būtų patogu surinkti.
