Čistírny odpadních vod jako potenciální zdroj polyhydroxyalkanoátů

Abstract

Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou biologicky rozložitelné polymery, syntetizované bakteriemi jako zásobní látky, které mají potenciál nahradit konvenční plasty na bázi ropy. Jejich širšímu využití však brání vysoké výrobní náklady. Jedním ze způsobů jejich snížení je využití směsných mikrobiálních konsorcií, zejména aktivovaného kalu z čistíren odpadních vod (ČOV). Cílem této diplomové práce bylo identifikovat souvislosti mezi charakteristikami čistíren odpadních vod a schopností jejich aktivovaných kalů akumulovat PHA. Za tímto účelem bylo zkoumáno osm čistíren odpadních vod v České republice, které byly charakterizovány z pohledu technologických parametrů a charakteristik aktivovaného kalu. U vybraných ČOV byl následně vyhodnocen potenciál kalu akumulovat PHA metodou aerobního dynamického krmení. Výsledky ukázaly, že v neupravených čistírenských kalech jsou PHA přítomny pouze v minimálním množství, ale při obohacování došlo k jejich nárůstu až na 7–9 % sušiny biomasy. Zároveň se prokázalo, že efektivita akumulace výrazně závisí na vlastnostech kalu. Předpokládá se, že aktivovaný kal z některých ČOV má potenciál být zdrojem PHA, a že optimalizací akumulačního procesu může být dosaženo vyšší výtěžnosti, což vytváří příležitost pro využití čistírenských kalů pro produkci PHA.

Polyhydroxyalkanoates (PHA) are biodegradable polymers synthesized by bacteria as storage compounds, with the potential to replace conventional petroleum-based plastics. However, their broader application is hindered by high production costs. One way to reduce these costs is through the use of mixed microbial consortia, particularly activated sludge from wastewater treatment plants (WWTPs). The aim of this thesis was to identify relationships between the characteristics of wastewater treatment plants and the ability of their activated sludge to accumulate PHA. For this purpose, eight wastewater treatment plants in the Czech Republic were examined and characterized in terms of technological parameters and activated sludge characteristics. For selected WWTPs, the PHA accumulation potential of sludge was subsequently evaluated using the aerobic dynamic feeding method. The results showed that in untreated wastewater sludge, PHA are present only in minimal amounts, but after enrichment, their content increased up to 7–9% of biomass dry matter. It was also demonstrated that the efficiency of accumulation significantly depends on the properties of the sludge. It is assumed that activated sludge from some WWTPs has the potential to serve as a source of PHA, and that by optimizing the accumulation process, higher yields can be achieved, creating an opportunity to utilize wastewater sludge for PHA production