Sajtónyilvános eseményen, az újságírókkal közösen várta a fiziológiai és orvostudományi Nobel-díj bejelentését a Szegedi Tudományegyetem vezetősége 2023. október 2-án, az egyetem központi épületében. Az SZTE kutatóprofesszorát, Karikó Katalint évek óta az esélyesek között tartották számon, és idén meg is kapta a tudományos világ legjelentősebb elismerését. A Szegedi Tudományegyetem élőben kapcsolta az SZTE történetének második Nobel-díjasát, Amerikából.
Természetes vizeink, de a csatornába kerülő szennyvizek is egyre több gyógyszerhatóanyagot és a felszínen közlekedő járművekből kicsöpögő olajat tartalmaznak, amelyek hatástalanítása komoly kihívást jelent. Emellett a nagy mennyiségben képződő szennyvíziszap hasznosítása is jelentős gazdasági probléma. Az SZTE kutatói a Fenntartható nyersanyag-gazdálkodás tematikus hálózat fejlesztése – RING 2017 pályázat támogatásával keresték a megoldást a problémákra. A manapság különösen fontosnak számító projekt alakulásáról Dr. Rákhely Gábort, az SZTE vegyészét, biológusát kérdeztük.
Mi a RING-2017 projekt elsődleges célja?
A RING-2017 projekt elsődleges célja nemcsak a technológiafejlesztés, hanem hálózatokba szerveződő kutatás, amelybe számos fiatalt vontunk be. A végső tudományos terméket a hazai és nemzetközi publikációk jelentik, emellett még számos konferencián is szerepeltünk, H2020 pályázatokat nyújtottunk be, szakmai képzéseket tartottunk. Mostanáig az SZTE munkatársai több mint kétszáz cikket publikáltak a projekt adta lehetőségek kapcsán. Jó hír, hogy számos publikációnk megállapításait sokan idézték, tehát valóban hasznosak és népszerűek. Ezek a megközelítések jelentős tudományos, technikai és technológiai előrehaladásokat is jelentenek a szennyvizek membránkezelését, víztisztítást/kármentesítést és szennyvíziszapok mezőgazdasági hasznosítását illetően. A projekt másik fontos célja az volt, hogy minél több fiatalt vonjuk be a munkákba: doktorandusz hallgatókat, doktorjelölteket, MSc és BSc hallgatókat. Számukra is sok bemutatkozási lehetőséget, konferencia-részvételt is tudtunk biztosítani.
A kutatás során a téma több megközelítésével is foglalkoztunk. Egyrészt a természetes vizek állagának a megóvásával, ugyanis a vizeink tisztaságát folyamatos szennyeződések veszélyeztetik. A klasszikus olajos szennyeződések nemcsak valamilyen baleset során kerülhetnek az élővizekbe, hanem például buszállomáson, vasúton, de akár reptéren is, ahol a járművekről, gépekről lecsöpögő olaj folyamatosan bemosódik a talajvizekbe. Másrészt szennyvizek szűrésével, szennyvizekben található gyógyszermaradványok eliminálásával, illetve szennyvíziszap-hasznosítással foglalkoztunk úgy, hogy mindezek mellett fontos célkitűzés a CO2 kibocsátás csökkentése, azaz CO2 szegény eljárások, módszerek fejlesztése.
Milyen szennyeződések kiszűrését lehet megoldani membránok segítségével?
A projektben leginkább ipari szennyvizek szűrésével foglalkoztunk. A membránokkal kapcsolatos legnagyobb probléma, hogy a szűrés során eltömődnek, ami nagyban csökkenti a szűrés hatékonyságát és a membrán élettartamát. A Mérnöki Kar Folyamatmérnöki Intézetében olyan regenerálási módszereket dolgoztak ki ultrahang, mikrohullám és különböző fotokatalitikus megoldások alkalmazásával, amelyekkel ezt az előnytelen hatást jelentősen csökkenthetjük, pl. a membránokat öntisztulóvá lehet tenni.
A hagyományos, mechanikai szűrést is lehet alkalmazni az ilyen jellegű szennyeződések felszámolásához?
A membránszűrés mechanikai szűrésnek számít. Az olajszennyeződés problémáját egyrészt a Mérnök Karon szűréssel oldották meg, a Biotechnológiai Tanszéken viszont a mikrobáink segítségével képesek voltunk megbontani a víz-olaj emulziót, – így a két eljárás kombinációjával pedig mikrobiális eszközökkel kicsaptuk az olajat az emulzióból, onnan kezdve egyszerűen szétválasztható, azaz tisztítható rendszert kapunk.
Az SZTE-n belüli együttműködéseink kiterjednek a szennyvíziszap mezőgazdasági célú hasznosítására is. A szennyvízstratégia területén három meghatározó irányt követtünk: a közvetlen mezőgazdasági kihelyezést, az energetikai hasznosítást (ennek több ága is van), illetve azokat a termokémiai konverziókat, amelyekből üzemanyagot lehet előállítani.
A kutatások valós mezőgazdasági területeken zajlottak, ahol komposztált formában alkalmaztuk a szennyvíziszapot. A Földrajzi és Földtudományi Intézetben monitorozták a talaj fiziko-kémiai sajátságait, a kihelyezést megelőző és azt követő szén-dioxid-kibocsátást, a Biotechnológiai Tanszéken pedig a rendszer biológiai aktivitását mértük. Igaz, ezek az iszapok nem tartalmaztak komolyabb nehézfémszennyezést, ezért a kísérlet meglehetősen sikeresnek mutatkozott, azaz a szennyvíziszap talajerő-utánpótlásra felhasználható volt.
Az egyetem mely részlegei vesznek részt ebben a projektben?
A kutatásban több tanszékünk/intézetünk is részt vett: a Biotechnológiai Tanszék, a Környezettudományi és Műszaki Intézet (KMI), a Földrajz és Földtudományi Intézet és a Folyamatmérnöki Intézet. Voltak olyan kutatások, amelyeket közösen végeztünk más egyetemekkel. Ilyen volt a Miskolci Egyetemmel való együttműködésünk – ők a szilikátok és az elektronikus hulladékok újrafeldolgozásával foglalkoztak, a KMI pedig a szilikátásványok katalitikus sajátságának a vizsgálatába kapcsolódott be. A lignocellulóz hasznosítása kapcsán pedig a Soproni Egyetemmel tudtunk sikeresen együtt dolgozni. A csapaton belül mindenkinek megvolt a fő projektvonala, szakmai kihívása.
Mi jelentette a projekt során a legnagyobb kihívást?
A membrántechnológiában az volt a kihívás, hogy a membránok nanotechnológiai anyaggal való beborítása után is megmaradjon a szűrési hatékonyság. Ha egy membrán eltömődik, akkor általában fizikai-kémiai módszerekkel próbálják meg regenerálni – ennél már csak az a jobb, ha sokkal olcsóbban és egyszerűbben meg lehet ezt valósítani. Erre nyújt megoldást a vizsgált fotokatalitikus nanoréteggel bevont membrán, amely fény hatására eloxidálja a letapadt anyagokat. A gyógyszerhatóanyagok esetében is fotokatalitikus sajátságokkal bíró anyagokat teszteltek a KMI munkatársai, mint az öntisztuló membránoknál. Itt nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokkal dolgoztak, amelyek mindent oxidálnak, viszont a melléktermékek nyomonkövetését meg kell még oldani.
Az olajok esetében a motorolaj lebontása sokkal nagyobb kihívás, mint akár egy standard dízelolajé, mert sokkal nehezebben bontható Ezek hosszú szénláncú szénhidrogének, melyeknek még az analitikája sem teljesen megoldott. Viszont az olajok baktériumok általi lebontása nem csupán a konkrét olajszennyeződések esetén működik: azok a baktériumok, amelyek képesek az olajok bontására, képesek az olyan élelmiszerhulladékok bontására is, mint a vaj, a margarin, a sertészsír, az étolaj.
A gyógyszerhatóanyagok esetén a gyógyszerhatóanyagok és egyéb szerves komponensek aránya komoly kihívást jelent, hisz mind a fotokatalitikus, mind a biotechnológiai konverzió kapacitását ezek az egyéb komponensek jelentősen leköthetik. Emellett még fontos a kezelést követő toxicitási indexek nyomon követése is, valamint a konverzió hatékonyságának további növelése.
A szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítása az energetikai hasznosítás mellett az egyik legfontosabb terület. A szennyvíziszap összetétele rendkívül változékony, ezért felhasználás előtt be kell vizsgálni és megfelelően előkezelni. Csak egy reális opciója van a mezőgazdasági használhatóságnak: előzetes érlelés/komposztálás. Ezt követően lehet az előkezelt iszapot a földekre kihordani. A szennyvíziszap közvetlen kihelyezése számos kockázatot, veszélyt hordoz magában. Nagyon fontos, hogy a szennyvíziszap egyéb, pl. nehézfém szennyezettsége ne legyen túl magas, a határérték feletti. Ehhez folyamatos monitorozásra van szükség.
Hol próbálták ki élesben az új megoldást?
Bár a felszíni olajszennyeződések lebontása is komoly probléma, sokkal nagyobb kihívás, ha az olaj lekerül a talajvíz szintjére. Ezt sokkal nehezebb kezelni, mert az ide kerülő olaj nem érintkezik oxigénnel, mint a felszíni olaj. A Biotechnológiai Tanszéken folyó kutatás során valós szennyeződésekkel dolgoztunk, valós helyszíneken, pl. katonai reptéren, illetve vasútállomáson. Az egyik helyszín a szegedi MÁV állomás volt, ahol a motorolaj lebontásának lehetőségeit vizsgáltuk. A talajvizek tisztítására helyszíni beavatkozást végeztünk, és oltóanyagokat készítettünk valós kármentesítésekhez. Emellett olyan rendszert fejlesztettünk ki, amely arra alkalmas, hogy fölélesszük, aktivizáljuk a környezetünkben lévő alvó, hibernált mikrobákat.
És hogyan lehet ebből energiát kinyerni?
Az olajszennyeződést gázzá alakítjuk, méghozzá biogázzá. Az így kapott gáz sokkal könnyebben felhasználható, tehát energiát nyerünk a szennyeződésből, ami az egyik legfontosabb célja a körforgásos gazdaságnak, hogy hulladékból értéket állítsunk elő. Ez a szemlélet hazánkban is jelentősen erősödik.
Hogyan folytatódnak majd a kutatások?
Szeretnénk, ha lenne folytatása a projektnek, már be is nyújtottuk az ehhez szükséges pályázatot. Bízom benne, hogy a megkezdett munkánk tovább folytatódhat, még vannak olyan publikálásra váró tudományos eredményeink, amelyek ennek a projektnek köszönhetően jöttek létre.
SZTEinfo
Fotó: Illusztráció
