Бактерии могут революционизировать будущее очистки сточных вод

Новое исследование, опубликованное 31 мая 2017 года в журнале Nature Communications, раскрывает сложные взаимодействия внутри микробных сообществ, которые могут сделать очистку сточных вод значительно более эффективной и экономичной. Ученые из Висконсинского университета в Мадисоне под руководством профессоров Даниэля Ногеры и Кэтрин МакМахон впервые детально изучили экспрессию генов в гранулах, содержащих бактерии anammox.

Эти уникальные микроорганизмы, открытые лишь в 1990-х годах, способны превращать аммоний в газообразный азот в анаэробных (бескислородных) условиях. Это свойство имеет огромный экономический потенциал, так как около 50% операционных затрат обычных очистных сооружений связано с аэрацией — нагнетанием кислорода в воду для удаления аммония традиционным способом.

Исследование показало, что бактерии anammox работают не в одиночку, а в сложном симбиозе с гетеротрофными бактериями. Ученые выявили гипотезы обменных процессов: анаммокс-бактерии (автотрофы) поставляют гетеротрофам органический углерод в форме специфических молекул, а те, в свою очередь, преобразуют азот в форму, необходимую для роста anammox. Этот симбиоз не только экономит энергию, но и преобразует в азотный газ больше аммония по сравнению с традиционными методами, что снижает риск эвтрофикации водоемов.

«Впервые наше исследование определило детальные уровни экспрессии генов в этих гранулах. Это дает важные подсказки о том, что на самом деле делают бактерии anammox и их партнеры, и как они взаимодействуют», — отмечает Даниэль Ногера. Несмотря на медленный рост бактерий (удвоение популяции за ~7 дней) и сложности в контроле условий, профессор уверен: «Я верю, что анаммокс-реакторы вскоре станут обычным явлением», а типичная очистная станция будущего будет извлекать из сточных вод не только чистую воду и энергию, но и ценные химические вещества.