Projects

V pitni in namakalni vodi ter v vodnih telesih vključenih v rekreacijske dejavnosti, so pogosto prisotni različni patogeni mikrobi. Njihova prisotnost je najpogosteje posledica izpustov odpadnih voda, naravnih nesreč, bioterorizma in/ali sproščanja industrijskih, kmetijskih in medicinskih odplak v vodne sisteme. V množici prisotnih mikrobov najdemo tako rastlinske kot tudi človeške in živalske viruse in bakterije. Zato postaja eno glavnih področij trajnostnega razvoja v globaliziranem svetu smotrno ravnanje z odpadnimi vodami, ki iztekajo iz čistilnih naprav. Iztok vode iz čistilne naprave se običajno konča v okoljskih vodotokih ali se uporaibi za namakanje v kmetijstvu. Neprečiščene odpadne vode po navadi vsebujejo veliko strupenih težkih kovin, kakor tudi patogene bakterije in viruse, skupaj z bakterijskimi endotoksini in bakterijsko DNA. Tipični postopki čiščenja odpadne vode (sedimentacija, čiščenje z aktivnim blatom, filtracija) navadno ne odstranijo patogenih bakterij in virusov v zadostni meri, zato je zaradi varovanja zdravja potrebno odpadno vodo pred uporabo razkužiti. Največkrat se v ta namen uporablja kloriranje, tretiranje z ozonom ali UV svetlobo. Za zatiranje nekaterih mikrobov, bakterijskih endotoksinov in DNA te metode niso dovolj učinkovite, v primeru kloriranja in uporabe ozona pa lahko nastajajo tudi nevarni stranski produkti.     V okviru predlaganega raziskovalnega projekta bomo raziskali in ocenili potencial razkuževanja  kombinacije dveh različnih inovativnih tehnologij za odstranjevanje patogenih bakterij in virusov, endotoksinov in proste DNA. Prva tehnologija bo temeljila na inaktivaciji patogenih bakterij zaradi ireverzibilne elektroporacije, ki je posledica delovanja pulzirajočega električnega polja (PEF). Optimizirali bomo parametre električnih impulzov za čim višjo učinkovitost PEF tehnike in z zmanjševanjem nastanka neželenih stranskih produktov reakcije elektrode. Druga tehnologija bo temeljila na elektrostatski vezavi virusov in bakterijskih toksinov in DNA na CIM® (Convective Interaction Media) monolitne nosilce. CIM monolitni kromatografski nosilci, ki so jih razvili v slovenskem podjetju BIA Separations, predstavljajo novo generacijo nosilcev, ki imajo visoko dinamično kapaciteto vezave velikih molekul in hkrati omogočajo delovanje pri visokih pretokih. Predlagane metode bodo optimizirane s posebnim poudarkom na preprečevanju ali zmanjševanju sproščanja in formacije neželenih stranskih produktov dezinfekcije, in bodo tako predstavljale čistejšo alternativo klasičnim metodam kemičnega razkuževanja kot je kloriranje. Rezultati projekta bodo služili za potrditev koncepta, ki bo v nadaljevanju testiran na različnih vzorcih vode, npr. izpust iz čistilnih naprav, pitna voda…  V prihodnosti se bo postopek lahko uporabljal za odstranjevanje patogenih mikrobov in bio polutantov iz vseh vrst voda.   Interdisciplinarno projektno skupino kjer specialna znanja procesnih tehnologij, biotehnologije, molekularne biologije, elektrotehnike, mikrobiologije in čiščenja voda sestavljajo raziskovalna skupina Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, pod vodstvom prof. dr. Damjana Miklavčiča,  raziskovalna skupina Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani, Inštituta za mikrobiologijo in imunologijo, pod vodstvom doc. dr. Mateje Poljšak-Prijatelj, raziskovalna skupina Nacionalnega inštituta za biologijo, pod vodstvom prof. dr. Maje Ravnikar, raziskovalna skupina Zavoda za zdravstveno varstvo Maribor pod vodstvom prof. dr. Maje Rupnik, raziskovalna skupina visokotehnološkega podjetja BIA Separations pod vodstvom doc. dr. Aleša Štrancarja, mednarodni partner projekta dr. Justin Teissie iz Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS) CNRS v Franciji in čistilna naprava Domžale pod vodstvom dr. Marjete Stražar.