Очистка воды с помощью биотехнологий: новый подход на основе грибов и бактерий

Азот, особенно в форме неорганических нитритов и нитратов, — один из основных загрязнителей пресных вод и сточных вод. Исследователи из Министерства природных ресурсов Китая в Сямыне и IGB обнаружили природный консорциум грибов и бактерий, который особенно эффективно и стабильно метаболизирует нитраты. Это может быть решающим для дальнейшего развития биотехнологических подходов в очистке воды и служит дополнительным доказательством важной роли грибов в водных экосистемах.

Биологическое удаление азота, денитрификация, — важный биохимический процесс. Микроорганизмы превращают два важнейших соединения азота, нитрат и нитрит, в газообразный азот. Это происходит естественным образом в водоемах и называется самоочищением. Этот же принцип используется в очистке сточных вод.

Для очистки воды особенно актуально разложение азота в присутствии кислорода (оксические условия), так как это более рентабельно и применимо в больших масштабах.

Комбинации грибов и бактерий до сих пор в основном использовались для ферментации пищевых продуктов и напитков. Выделение отдельных штаммов бактерий или грибов трудоемко и дорого. Комбинации обоих, так называемые микробные консорциумы, считаются многообещающей альтернативой чистым культурам, но в области денитрификации в оксических условиях они еще мало изучены.

Исследователи выявили природный бактериально-грибной консорциум из марикультуры, который очень эффективно и стабильно удаляет нитраты из воды. В присутствии кислорода удаление нитратов достигает 100%, а эффективность денитрификации составляет 44%. Эффективность денитрификации показывает, насколько хорошо микроорганизмы способны превращать азот, связанный в нитрате, в молекулярный азот (N₂) и оксиды азота.

С помощью высокопроизводительного секвенирования были идентифицированы бактериальные и грибные таксоны, участвующие в этом процессе. Последующий сетевой анализ показал, какие из присутствующих видов положительно взаимодействуют друг с другом и поэтому особенно подходят для совместного использования.

«Нам удалось идентифицировать денитрифицирующие бактериально-грибные группы, которые потенциально могут удалять нитраты более эффективно. Это важный шаг в составлении микробных консорциумов для оптимальной очистки воды», — пояснил соавтор исследования профессор IGB Ханс-Петер Гроссарт.

Поскольку поиск подходящих микробных сообществ бактерий и грибов — еще очень молодая область исследований, практических применений пока нет. Однако авторы уверены, что микробные консорциумы в будущем значительно изменят биотехнологию очистки сточных вод.