Mikrolevillä voi puhdistaa jätevettä (Väitös: MSc Dimitar Valev, 16.6.2020, molekulaarinen kasvibiologia)
Mikrolevät ja syanobakteerit eli sinilevät runsastuvat, jos vesistöön lasketaan huonosti puhdistettuja jätevesiä. Dimitar Valevin väitöstutkimuksessa selvitettiin, voidaanko näiden eliöiden ravinteiden tarvetta hyödyntää jätevesien puhdistamiseen. Jätevesiä puhdistavat eliöt voisivat mahdollisesti samalla tuottaa auringonvalon energian avulla arvokkaita yhdisteitä.
Dimitar Valevin väitöstutkimuksessa osoitettiin, että mikrolevä Nannochloropsis oculata pystyy kasvamaan vedessä, joka sisältää huomattavan määrän selluloosan- ja paperinvalmistuksen jätettä. Ennen käyttöä puhdistamoliete käsiteltiin kokeellisessa mädätyslaitoksessa, ja levien kasvatukseen käytettiin prosessin suodosta.
– Kyseinen mikrolevä on mielenkiintoinen, koska se sisältää lisäravinteena tunnettua eikosapentaeenihappoa eli EPAa. Jätevedessä kasvatettu levämassa sisälsi saman verran EPAa kuin levämassa, jota kasvatettiin tälle levälle optimoidussa merivettä muistuttavassa liuoksessa, Valev kertoo.
Euroopan unioni pitää jätevesien kierrätystä ja niiden sisältämien ravinteiden talteenottoa jätevedenpuhdistuksen tärkeimpinä päämäärinä. Levät ja syanobakteerit ovat lupaava ratkaisuvaihtoehto jätevedenpuhdistukseen, koska niiden aineenvaihdunta mahdollistaa epäorgaanisten ravinteiden assimilaation ja varastoitumisen biomassaan.
Viherlevä poisti kokeissa lähes kaiken fosfaatin jäteveden ammoniumtypestä
Jäteveden puhdistamisen on toimittava jatkuvasti, kun taas levänkasvatuskokeet tehdään tavallisesti kasvattamalla mikrolevää pullossa, kunnes kasvu pysähtyy ravinteiden loppumiseen. Kasvatustilavuudet ovat myös useimmiten pieniä. Jatkuvassa kasvatuksessa levämassaa ja kasvatusliuosta poistetaan pienissä erissä ja samalla lisätään pelkkää kasvatusliuosta, jolloin leväpitoisuus pysyy vakiona. Kasvatustapaa kutsutaan turbidostaatiksi.
Tutkimuksessa rakennettiin fotobioreaktori, jonka putkiston tilavuus yltää 80 litraan.
– Suuren reaktorin käyttö antoi paljon uutta tietoa erityisesti jäteveden esikäsittelystä ja siitä, miten tarvittavat lisäravinteet on annosteltava, jotta levät voivat tehdä päätyönsä eli poistaa jätevedestä typpeä ja fosforia, Valev sanoo.
Kokeessa saatiin viherlevä Ettlia oleoabundans kasvamaan turbidostaattikasvatuksessa täyttömaasuodoksessa. Jäteveden sisältäneestä ammoniumtypestä levä poisti 75 % ja fosfaatista 99,6 %.
Syanobakteerin mutanttikannoista hyödyllisiä sivuvirtoja
Nykyaikana geneettinen muokkaaminen mahdollistaa ihmiselle käyttökelpoisen eliön nopean tuottamisen. Jos jätevesien puhdistamiseen halutaan yhdistää arvoaineiden kuten lääkeaineiden, värien tai erikoisten rasvahappojen tuottaminen, eivät luonnoneliöt välttämättä ole optimaalinen ratkaisu.
Tutkimuksessaan Valev tarkasteli Synechocystis sp. PCC 6803 -syanobakteerin mutanttikantoja, joista on poistettu muita geenejä säätelevien sigmatekijöiden geenejä. Kun useampi neljästä kakkosryhmän sigmatekijästä poistetaan, jäljelle jääneillä on enemmän tilaa toimia, jolloin syanobakteeri saattaa jopa kestää jotakin stressitekijää paremmin kuin villityyppi.
– Kokeet näyttivät, että täyttömaasuodos sopii syanobakteerin kasvatusliuokseksi. Jopa mutantti, jolta kaikki neljä stressiltä suojaavaa sigmatekijää on poistettu, pystyi kasvamaan jätevedessä. Mutantti, jolla on jäljellä vain kirkkaan valon aiheuttamaan stressiin erikoistunut SigD-tekijä, sieti kirkasta valoa hyvin myös jätevedessä, Vasev sanoo.
***
MSc Dimitar Valev esittää väitöskirjansa ”Wastewater treatment with algae” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa tiistaina 16.6.2020 klo 12.00.
Turun yliopiston väitöstilaisuuksia ei koronavirustilanteen vuoksi järjestetä yleisötilaisuuksina. Väittelijä, vastaväittäjä ja kustos ovat vähintään ääniyhteydessä. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä etäyhteyden kautta: https://utu.zoom.us/j/66181272689?pwd=MFBaR3lhQ0l3Kzd1amtYUHo2ZlNtUT09
Vastaväittäjänä toimii professori Ondřej Prášil (Tšekin tiedeakatemia) ja kustoksena professori Eevi Rintamäki (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Väitöskirjan lukukappale on yliopiston Natura-rakennuksen infopisteessä (kulku Vesilinnantien puoleisen ulko-oven kautta: Vesilinnantie 3, 20500 Turku), josta sitä voi pyytää puhelimitse (numero ulko-ovessa) arkisin klo 9–15 päivystävältä henkilökunnalta paikan päällä tutustuttavaksi.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
