Соединения серебра благодаря высокой электро- и теплопроводности, пластичности, коррозионной стойкости и, особенно, антимикробным свойствам находят широкое применение в медицине, химической промышленности, гальванике, ювелирном производстве, фотографии и т.д. Однако, при всей пользе бактерицидных свойств этого драгоценного металла, он обладает высокой токсичностью для живых организмов. Поэтому исследования на тему очистки природной среды, в т.ч. сточных вод, от серебра, становятся все более актуальными.
В настоящее время для извлечения ионов серебра из сточных вод применяются такие методы, как химическое осаждение, адсорбция, ионный обмен, мембранное разделение, ультрафильтрация, обратный осмос и электролиз. Эти методы позволяют извлекать от 60 до 99% ионов серебра из сточных вод. При этом большинство из них, помимо высокой стоимости и энергоемкости, имеют ряд других недостатков, например, высокие требования к реагентам и образование токсичных отходов, которые требуют специальной обработки и условий хранения, а некоторые методы отнимают много времени.
Биосорбция, то есть использование микроорганизмов для очистки сточных вод, считается одной из наиболее перспективных технологий благодаря низкой стоимости и доступности биосорбентов, возможности их повторного использования, высокой сорбционной емкости и даже возможности селективного удаления ионов металлов. Биосорбция основана на физико-химических взаимодействиях между ионом металла и функциональными группами, присутствующими на поверхности клетки.
Используя в качестве биосорбента Saccharomyces cerevisiae, ученые ОИЯИ в более ранних исследованиях уже доказали эффективность применения данного вида дрожжей для очистки сточных вод от тяжелых металлов. Так, в ходе работы с модельными цинксодержащими стоками, содержащими помимо цинка ионы никеля, меди, стронция и бария, было изучено влияние целого ряда параметров, таких, как время сорбции, температура, начальная концентрация цинка и водородный показатель (pH), на эффективность очистки. Согласно полученным результатам, за 15-45 минут, необходимых для эффективного удаления металлов, и при оптимальных значениях рН от 3,0-6,0 удалось очистить модельные стоки на 45-100% в зависимости от металла.
В ходе следующего эксперимента ученые аналогичным образом изучили взаимодействие дрожжей и ионов серебра в водных стоках. Были смоделированы три различных системы сточных вод: одна из них содержала только соли серебра, вторая – серебра и меди, третья – серебра, меди, никеля и цинка. К каждому из растворов добавляли сухую биомассу дрожжей, а затем изучали влияние различных параметров: pH, времени контакта, температуры и концентрации серебра – на удаление металлов биомассой дрожжей. Чтобы оценить эффективность извлечения ионов металлов биосорбентами, ученые использовали нейтронный активационный анализ на импульсном реакторе ИБР-2 ЛНФ, чувствительный метод для качественного и количественного определения элементов. Атомно-абсорбционная спектрометрия была использована для определения накопления меди.
«Перспективно это и с той точки зрения, что с помощью дрожжей можно наладить добычу серебра из сточных вод. Это особенно актуально в связи с тем, что мировые запасы драгоценных металлов, в т.ч. и серебра, иссякают, рудники беднеют, а традиционные методы извлечения ионов металлов имеют свои недостатки. Выходом из этой ситуации может стать более широкое применение микробных технологий извлечения драгоценных металлов. Их можно использовать и для серебра, и для золота, и для платины, и даже для редкоземельных элементов», – рассказывает начальник сектора нейтронного активационного анализа и прикладных исследований ЛНФ ОИЯИ Инга Зиньковская.
