Ing. Ludmila Martínková, CSc. a Ing. Martin Chmátal, CSc. z Laboratoře biotransformací Mikrobiologického ústavu AV ČR zkoumají zcela nový přístup ke komplexní sanaci silně znečištěných odpadních vod.
Cílem výzkumu je navrhnout efektivní metodu bioremediace koksárenských odpadních vod souběžně s eliminací jejich vysoce toxických složek - kyanidů a fenolů. Úplné degradace volného kyanidu v modelových i reálných koksárenských odpadních vodách bylo dosaženo použitím rekombinantní kyanid hydratázy.
Uvolňování kyanidu do odpadních vod při zpracování uhlí v těžebním průmyslu představuje narušení životaschopnosti a aktivity mikroorganismů. A tím také výzvu pro vývoj nových ekologických technologií. Možnosti zpracování odpadních vod, ve kterých se vyskytuje kyanid, byly zkoumány pomocí různých fyzikálních, chemických a biologických prostředků či jejich kombinací. Jednou z nejpoužívanějších metod je chemická oxidace s chlorem nebo chlornanem. Tato metoda má však značné nevýhody, mezi něž patří například zvláštní požadavky pro likvidaci odpadu, vysoká spotřeba škodlivého chemického činidla a potenciální tvorba chlorovaných organických sloučenin.
Zajímavou alternativou se tak jeví použití enzymů hydrolyzujících kyanidy, které jsou šetrné k životnímu prostředí, selektivní a odolné vůči vysokým koncentracím kyanidu. Hydratázy kyanidu jsou zvláště atraktivní díky své mimořádně vysoké specifické aktivitě a tomu, že není nutná přítomnost kofaktorů. Tyto enzymy pocházejí z vláknitých hub a mohou být ve vysokých výtěžcích snadno exprimovány v Escherichii coli.
Kromě nebezpečných kyanidů jsou dalším komponentem se silným negativním vlivem na životní prostředí fenoly. Ty jsou odstraňovány z vody pomocí houbové tyrosinázy. V prvním kroku je nejprve nutné odstranit kyanidy, jelikož ty jsou silným inhibitorem tyrosinázy, která se ve druhém kroku používá pro degradaci fenolů. Při experimentu byl díky tyrosináze zcela odstraněn fenol z odpadní vody z koksárny během dvaceti hodin.
„Enzym tyrosináza z houby Kropidláku černého je pro odstraňování polutantů z odpadních vod slibným enzymem. Jeho zdroj, izolace a způsob aplikace je však třeba ještě optimalizovat, aby byl enzym vhodný pro průmyslové použití,“ říká doktorka Martínková.
Ač je ještě celoplošné využití houbových enzymů v těžebním průmyslu pouhou budoucností, je jasné, že integrace kyanidu hydratázy a tyrosinázy vede k novým možnostem bioremediace odpadních vod se složitým znečištěním.
Foto: Wikimedia Commons