Évente mintegy 115 000 tonna élelmiszerhulladék érkezik Surrey feldolgozó üzemébe, ahol egy láthatatlan mikrobákból álló hadsereg dolgozik azon, hogy a banánhéjtól a maradék pizzáig mindent megújuló földgázzá (RNG) alakítson át. Most a Brit Kolumbiai Egyetem (UBC) kutatói egy eddig ismeretlen baktériumot azonosítottak a Natronincolaceae családból, amely kulcsszerepet játszik ebben a folyamatban.
Mi az a megújuló földgáz (RNG) és hogyan keletkezik?
A megújuló földgáz akkor keletkezik, amikor szerves hulladékok – például hulladéklerakók, mezőgazdasági melléktermékek vagy szennyvíztelepek anyagai – lebomlanak. A keletkező gáz összegyűjtése, tisztítása és továbbfejlesztése révén használható energiaforrássá válik.
A folyamat lépései:
- Anaerob emésztőben a baktériumok először egyszerű vegyületekre bontják az ételhulladékot, mint például zsírsavakra, aminosavakra és cukrokra.
- Egy másik mikrobák csoportja ezeket tovább alakítja szerves savakká, például ecetsavvá (azaz ecetessé).
- Végül a metántermelő mikroorganizmusok táplálkoznak az ecetsavval, és metánt állítanak elő, amelyből finomított RNG lesz.
A most felfedezett baktérium az utolsó lépés egyik kulcsfontosságú szereplője.
A molekuláris nyomozás: hogyan fedezték fel az új baktériumot?
A Nature Microbiology folyóiratban megjelent tanulmány vezetője, Dr. Ryan Ziels, az UBC Építőmérnöki Tanszékének docense elmondta, hogy Surrey bioüzemében végzett kutatásuk során furcsa jelenségre lettek figyelmesek: „Az ecetsavat fogyasztó mikrobák eltűntek, mégis a metántermelés zavartalanul folytatódott.”
A hagyományos módszerek nem tudták azonosítani azokat a mikroorganizmusokat, amelyek ezt a munkát végezték. Ezért a kutatócsoport nehezebb szénizotóppal jelölt tápanyagokat adott a mikrobáknak. Mivel a mikroorganizmusok a szenet fehérjéik építéséhez használják fel, így nyomon követve a szén mozgását meg tudták határozni, kik végzik a lebontást.
Dr. Steven Hallam, az UBC Mikrobiológiai és Immunológiai Tanszékének professzora és társszerző elmagyarázta: „A hulladék metánná alakítása egy együttműködő folyamat több mikroba között. Az újonnan felfedezett baktérium kulcsszereplő ebben.”
Az ammónia tolerálása – hogyan marad életben ez a baktérium?
A fehérjedús élelmiszerhulladék lebomlása során természetesen ammónia keletkezik. Azonban túl magas ammónia-szint leállíthatja a metántermelést és ecetsav felhalmozódásához vezethet, ami savas környezetet teremt és leállítja az emésztőtartály működését.
Az új baktérium azonban képes magas ammónia-koncentráció mellett is működni, így fenntartja a metántermelést akkor is, amikor más mikroorganizmusok már leállnának.
Dr. Ziels kiemelte: „A települési feldolgozó üzemek sokat köszönhetnek ezeknek az organizmusoknak. Ha ecetsav halmozódik fel, akkor ki kell üríteni és újraindítani a tartályokat – ez költséges és bonyolult folyamat.”
Miért fontos ez a felfedezés?
- Segít megérteni, miért működnek egyes anaerob emésztők stabilan még nehéz körülmények között is – mint például Surrey bioüzeme.
- Rávilágít arra, hogy magas ammónia-szintű környezetek akár előnyösek is lehetnek ezeknek a kulcsfontosságú mikrobáknak.
- További fejlesztésekhez adhat alapot hatékonyabb és stabilabb RNG-termelő rendszerek kialakításához.
Környezeti kihívások kezelése szárazföldön és tengeren
A molekuláris jelölési technika nemcsak ezt az egyedi baktériumot tárta fel: Dr. Ziels és kollégái jelenleg ugyanezzel az eljárással vizsgálják az óceánokban lebomló mikroműanyagokat bontó mikrobaközösségeket is.
Ahogy világszerte egyre nagyobb kihívást jelent a hulladékgazdálkodás és az alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiaforrásokra való átállás, úgy válhatnak ezek az apró élőlények kulcsfontosságú szereplőkké környezetünk védelmében.
„Legközelebb, amikor ételhulladékodat komposztba dobod, gondolj arra: nem csupán komposztálsz. Mikroszkopikus erőműveket táplálsz, amelyek tisztább energiát állítanak elő.” – Dr. Ryan Ziels
Együttműködés és jövőbeli kilátások
A kutatás Fortis BC-vel és Convertus-szal együttműködésben zajlott. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma Közös Genom Intézetének és Környezeti Molekuláris Tudományos Laboratóriumának kutatói is hozzájárultak a tanulmányhoz.
Jamie King, FortisBC innovációs igazgatója így fogalmazott: „Örömmel támogatjuk Brit Kolumbia kutatási ökoszisztémáját, amely valós hatással bírhat. Az anaerob lebontás mélyebb megértése lehetővé teheti olyan létesítmények számára, mint Surrey Biofuels, hogy ugyanannyi szerves hulladékból több megújuló földgázt állítsanak elő.”
Felizia Crozier, Convertus Group folyamat-támogató mérnöke hozzátette: „Surrey üzemünkben stabil mikrobaközösséget tartunk fenn annak érdekében, hogy kihasználjuk az RNG tiszta bioüzemanyag előnyeit. Ha ez a stabilitás megbomlik, jelentős pénzügyi következményekkel járhat.”
Összegzés
A Surrey bioüzemében végzett kutatás új dimenziókat nyitott meg az anaerob lebontás biológiájában. Az eddig ismeretlen Natronincolaceae családba tartozó baktérium felfedezése nemcsak tudományos áttörésnek számít, hanem gyakorlati haszonnal is járhat: segíthet stabilabbá tenni a megújuló földgáz termelését még nehéz körülmények között is.
Ezzel párhuzamosan új módszerekkel vizsgálják majd más környezeti problémák – például mikroműanyagok lebontása – biológiai megoldásait is. Ezáltal ezek az apró élőlények hozzájárulhatnak bolygónk fenntarthatóbb jövőjéhez.
Forrás: https://apsc.ubc.ca/news/2025/ubc-researchers-discover-microbes-turning-food-waste-energy