Funkční materiály v (bio)technologiích
S výzkumnými partnery vyvíjeme a testujeme náplňové materiály s různým funkčním potenciálem kombinující specifické povrchové vlastnosti (velikost mezifázového povrchu, hydrofobita, velikost a distribuce pórů), sorpční vlastnosti, obsah minerálních živin, specifický obsah utilizovatelného uhlíku a dusíku a obsah induktorů pro mikrobiální produkce specifických látek (biopesticidy). Testujeme na míru syntetizované polyuretanové pěny s řízenou biodegradabilitou jako náplňové materiály pro produkční a dekontaminační bioreaktory (spolupráce s Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i.) a různé typy uhlíkatých materiálů - biochary (spolupráce s ENERGO Zlatá Olešnice a Ústav energetiky VŠCHT Praha). Vhodnost materiálů jako nosiče biofilmu predikujeme (Zeta potenciál, kontaktní úhel - X/DLVO teorie, bilance mezifázové volné energie) a sledujeme reálnou kolonizaci povrchu (mikroskopie, obrazová analýza).
Biologicky aktivní látky z mořských mikroorganismů
Mořské jednobuněčné mikroorganismy jsou velmi bohaté na biologicky aktivní sloučeniny, a proto mohou být použity v různých biologických aplikacích. Nejvíce studované látky jsou polynenasycené mastné kyseliny (PUFA), steroly, proteiny a enzymy, vitamíny a pigmenty, které nacházejí uplatnění v oblastech, jako je výživa lidí a zvířat, léčiva a akvakultury. Tento projekt je zaměřen zejména na mořské mikroorganismy (např. řasy, sinice, bakterie), optimalizaci jejich kultivace (angl. response surface methodology) a kultivačními podmínkami indukovanou změnu ve složení biomasy, a dále na identifikaci biologicky aktivních látek s biotechnologickým potenciálem.
Povrchové interakce jednobuněčných řas
Podstata projektu spočívá v experimentálním studiu faktorů (nutričních, kultivačních atd.) ovlivňujících adhezi průmyslově významných jednobuněčných řas (potravinářství, environmentální procesy) na pevné povrchy. Projekt je stavěn na srovnání experimentálních dat o intenzitě adheze řas pěstovaných za různých podmínek na pevné materiály (sklo, plasty, ocel atd.) s předpovědí adheze podle matematických modelů (DLVO teorie, bilance mezifázové volné energie) vycházejících z fyzikálně-chemických vlastností interagujících povrchů. Výsledky výzkumu mechanismu adheze jsou využitelné jak v procesech kde je cílem potlačit ulpívání řas (např. vnitřní stěna fotobioreaktorů), tak v procesech kde shlukování a flokulace žádoucí (např. sklizeň mikrořas po kultivaci).
Biopesticidy
Biopesticidy jsou klíčovou odpovědí na zvýšené požadavky na kvality životního prostředí ale i kvalitu potravin. Ve spolupráci s partnery se zabýváme biopesticidy na bázi chitináz (spolupráce s Dekonta a.s.) a Pythium oligandrum (spolupráce s Biopreparáty, s.r.o.). Biopesticidy na bázi chytináz lze využít jako insekticidy a fungicidy. Zaměřujeme se na optimalizaci produkčního procesu při kultivaci producentů na cíleně syntetizovaných nosičích z polyuretanové pěny s řízenou biodegradabilitou. Pythium oligandrum lze použít v lékařství, jako biopesticid v zemědělství a jako prevence rozvoje plísní v celém řetězci produkce sladu v potravinářském průmyslu (prevence mykotoxinů).
Technologie a reaktory pro čištění odpadního vzduchu a vody
Zabýváme se využití náplňových a submerzních bioreaktorů pro odstraňování těkavých organických látek (VOCs - benzínu, nafty, směsi acetonu a styrenu a lakařských rozpouštědel a pachových látek) z odpadních plynů a mikropolutantů (farmaka a pesticidy) z kontaminovaných vod. Studujeme především synergické efekty kombinace fyzikálně-chemických a biologických přístupů jako jsou vícefázové bioreaktory (absorpce - biodegradace) a kombinace adsorpční předkolony s bioreaktorem nebo adsorpčních náplňových materiálů (adsorpce – biodegradace).
Biosorpční potenciál fototrofních mikroorganismů
Povrch mikrořas představuje řadu vazebných míst, které umožňují biosorpci biologicky aktivních látek. Nicméně, málo je známo o biosorpčním potenciálu fototrofních mikroorganismů vůči organickým molekulám. Cílem je objasnit základní vztahy mezi složením adsorbentu (řasy a jejich frakce) a chemickou strukturou adsorbátu. Studovány jsou fototrofní taxony (Chlorella, Porphyridium, Arthrospira) a řada cílových sloučenin (polyfenoly) s různou strukturou. Údaje o biosorpci jednotlivých polyfenolů a jejich směsí jsou podporovány fyzikálně-chemickou a chemickou charakterizací interagujících subjektů, reologickými údaji o reakčních systémech a matematickým popisem reakční rovnováhy a kinetiky. Výsledky slouží jako vodítko pro plánování dalších experimentů, interpretaci výsledků a zvětšování měřítka procesů biosorpce ekologicky / nutričně / terapeuticky významných sloučenin na řasovou biomasu nebo její frakce.
