Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) назвала 100 лучших изобретений по итогам 2019 года и первого полугодия 2020 года. Среди них – уникальный штамм микроорганизма, способного справляться с нефтяными загрязнениями в условиях низких температур и высокой солености воды.

Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) назвала 100 лучших изобретений по итогам 2019 года и первого полугодия 2020 года. Среди них – уникальный штамм микроорганизма, способного справляться с нефтяными загрязнениями в условиях низких температур и высокой солености воды. Этот уникальный микроб был открыт в процессе работы по созданию биопрепарата для очистки северных морей от нефтяных загрязнений. Препарат разрабатывается "Арктическим научным центром", который входит в корпоративный научно-проектный комплекс "Роснефти", и негосударственным институтом развития "Иннопрактика" на базе биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

это группа микроорганизмов, которые обитают при низких температурах, в том числе отрицательных.

Они разлагают нефть на воду и углекислый газ

", они используют нефть как еду. Идея этого проекта заключается в том, что мы должны взять не просто психрофильные организмы, а это должны быть аборигены. То есть это те микробы, которые изначально жили в таких сложных условиях", – поясняет руководитель группы микробной биотехнологии кафедры микробиологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Андрей Шестаков в эфире радиостанции "Вести ФМ".

И в отличие от двигателей внутреннего сгорания результат такой переработки – просто вода, углекислый газ и микробная биомасса, абсолютно чистая и безвредная, в котов в море совсем не остается, подчеркивает Шестаков.

Борьба с загрязнениями в экстремальных условиях

Сама технология применения микроорганизмов для утилизации нефтяных загрязнений существовала не то чтобы давно, но уже несколько десятков лет. Такой способ применяется и применяется он исключительно в теплых или несильно холодных условиях.

"лом микроорганизмы способны развиваться до таких температур, при которых вода остается жидкой. Так как в океане вода соленая, то есть температура замерзания ее варьезный барьер для поиска микробов. То есть из огромной выборки образцов, которые были нами получены, выделяется того, что нам подходит, порядка 1% из всего того, что перерабатывается в лаборатории".

"Дело в том, что морской лед состоит из пористой структуры пресного льда, в капиллярах которого находится такой концентрированный рассол. То есть соленость этой воды гораздо выше, чем воды, которой находится подо льдом, – поясняет условия отбора микроорганизмов руководитель кафедры биофика МГУ. – Нам нужно было выделить психр

Им придется работать на аварийных разливах нефти. Но если кто-то слышит словосочетание "разлив нефти", то представляет масштаб катастрофы в Мексиканском заливе – огромное количество углеводородов, нефти, которое моментально появляется в воде.

"Для таких загрязнений есть целый протокол: каким образом нужно поступать. В первую очередь нужно ограничить территорию распространения нефти. Для этого есть специальные боновые заграждения, с помощью которых локализуют нефть, чтобы она дальше по поверхности моря не распределялась, – рассказывает технологию локализации утеефти, отделяют ее от воды, воду возвращают назад, а нефть собирают. Используются различные сорбенты для того, чтобы собрать какие-то остатки нефти. И на самом завершающем этапе утилизации загрязнений, когда углеводородов остается немного, уже используются биологические методы, то есть используются те микроорганизмы, которые эти остатки углеводородов съедают".

Микробы, конечно, способны поедать нефть, но происходит это на самом деле достаточно медленно, продолжает биолог Андрей Шестаков. И не нужно представлять себе, что 10 тонн нефти за два дня микробы съедят. Такого, естественно, не будет. В случае аварийных разливов микроорганизмы используются как раз в финальной части процедуры.

Борьба с хроническими загрязнениями

Но есть вторая группа загрязнений. По своему объему она колоссально превышает все аварийные разливы: это хронические разливы нефти с судов, на добывающих платформах, в порту, при заправке судов.

"Какое-то незначительное количество углеводородов появляется в воде, когда пролили что-то немного. Естественно, никаких процедур механического сбора, локализаций не происходит. И вот таких загрязнений на самом деле больше, чем аварийных в океане, – говорит руководитель кафедры биофака МГУ. – Мы разрабатывали форму применения микроорганизмов, которая позволит таких мелких хронических разливах использовать микробы. Это как раз та самая дозировка, если можно так выразиться для микробов, форма утилизации загрязнений".

Гениальность микробной биотехнологии: под любые задачи всегда найдутся микробы, подчеркивает Андрей Шестаков.

"Первая задача, как я уже упомянул, нам нужно найти то место в которых их искать. Нам нужно было в результате первого этапа большой экспедиционной работы найти те меси отрицательных температурах в Арктике находились бы в открытой среде. То есть за эти десятилетия там естественным образом отбираются те микробы, которые используют углеводороды как питание".

На финишную прямую из ста видов вышла лишь десятая часть

Далее такие семплы (образцы) в специальных контейнерах в условиях низких температур доставляются в лабораторию в Москве. Здесь выделяют нужные микроорганизмы и условиях в лаборатории моделируют, имитируют условия моря – отрицательные температуры, соленость. И в этих условиях ученые МГУ дают им углеводороды и оценивают скорость питания ими микроорганизмов.

Это первый этап отбора. Следующий этап: разработка препарата, в котором микроорганизмы находятся в сухом состоянии. Сложность в том, что обитающие в море микроорганизмы не очень любят, когда их высушивают. Из сотен чистых культур микроорганизмов, которые питаются углеводородами, на финишную прямую выйдут лишь полтора десятка. Из них надо отобрать те, кто способен жить, расти, делиться и использовать углеводороды нефти в качестве питания при минус 2,6 градуса.

Важно было и отобрать безопасные для человека микроорганизмы.

"Психрофильные микроорганизмы обитают при низких температурах. Температура тела человека для них является катастрофически неприемлемой, они при такой температурередставителям животного мира в Арктике. Микроорганизмы в применении экономически эффективны, они показали удивительно высокие скорости утилизации нефтепродуктов. Мы получили удивительные результаты в наших модельных испытаниях сейчас, в лаборатории".

Теперь дело за натурными испытаниями – у биологического факультета есть такое прекрасное место. Это Беломорская биологическая станция МГУ, находящаяся в Арктики, на территории однолетних льдов.

Научный путь: от микроорганизма до препарата

Еще одна проблема – это доставка препарата.

"Все существующие в настоящее время препараты предназначены для локализованных загрязнений, когда это на земле или на заболоченных территориях, когда перед вами условно находится пятно нефти. В море история иная, там все очень динамично, и поэтому мы не можем использовать микробные препараты в тех традиционных формах, в которы какую-то технологию, которая позволила бы целевым образом донести микроорганизмы непосредственно в загрязнение. И мы это придумали, реализовали достаточно простую идею. Препарат из микробов представляет из себя маленькие шарики диаметром 1-2 миллиметра. В центре каждого шарика в сухом состоянии, в анабиозе, находятся микроорганизмы и ряд питательных веществ, который позволяет достаточно быстро "прийти в себя" в морской воде. Этот шарик покрыт материалом, который не смачивается водой. Это условно герметичная сфера. Важно, чтобы эта сфера имела положительную плавучесть, при высыпании шариков в воду они оставались плавать на поверхности воды. Оболочка должна не растворяться в воде, это еще один важный критерий. Она должна растворяться при контакте с углеводородами нефти".

Такие шарики в море будут вести себя так же, как пятно нефти. Оно будет двигаться, за ним будут двигаться эти шарики.

Самонаводящиеся уничтожители загрязнений

"Рано или поздно они с ним сконтактируют, и при контакте у нас поверхность оболочки растворяется, внутрь попадает вода, которая активирует микроорганизм. То есть для нас самое важное было активизировать микроорганизмы непосредственно при контакте с углеводородами нефти, иначе мы колоссальное количество микробов будет простоости создания препарата от нефтяных загрязнений Андрей Шестаков.

Такой научный подход был смоделирован, проверен и опробован. Микросферы с микроорганизмами остались герметичными до контакта с нефтью.

"Мы поставили для себя задачу, чтобы они не вечно плавали, а через какое-то время чтобы микросфера тоже все-таки растворялась, и ее прекрасно съедали вместе с этой сферой. Это все является абсолютно безопасным питанием для простейших, рыб. Диапазон времени, который мы изначально запланировали, задавался толщиной пленки на поверхности микросферы. Микроорганизмы контактируют с нефтяным загрязнением, и где бы то ни было: в акватории, на поверхности судна, платформы, в береговой зоне, если там пятно уже оказалось на берегу, то микроорганизмы склеиваются с нефтяной частью, оболочка микросферы растворяется. Получаются такие самонаводящиеся шарики, разлагающие нефть. Таким образом мы поднимаем процент тех микробов, который доберется до нефтяного загрязнения".

Подробнее читайте на vesti.ru ...