DEBRECENI EGYETEM TUDOMÁNYEGYETEMI KAROK

KÉMIAI INTÉZET

CHEMIKUT pályázat

 
Kezdőlap
ÚMFT
CHEMIKUT pályázat
Célja és tartalma
IAB és az alprojektek
Célcsoportok
Projekt szervezet
Pályázat életútja
Hírek, események
Tájékoztatás, nyilvánosság
Eredmények
Kapcsolódó hivatkozások
Elérhetőségek
   
A pályázat bemutatása

A projekt célja

 

A projekt fő célja klórozott szénhidrogén környezeti szennyezők lebontására szolgáló új eljárások kémiai és biológiai alapjainak kidolgozása. Klórozott alifás szénhidrogénekkel szennyezett területek a korábbi katonai, mezőgazdasági és ipari tevékenység következtében számos helyen találhatók az Alföldön. Ezen területeken több esetben a talajvizek és rétegvizek is szennyezettek, ami közvetlenül fenyegeti az ivóvíz-bázisokat. Bár főként alapkutatások tartoznak a projektbe, a vizsgálatokra a gyakorlati alkalmazások lehetőségének szem előtt tartásával kerül sor.

Egyes szennyezett területeken a klórozott alifás szénhidrogének koncentrációja a talaj- és rétegvizekben igen magas, akár több ezer ppm, szemben az ivóvízre meghatározott 0.01 ppm határértékkel. A kutatások célja olyan kémiai (oxidatív vagy reduktív) eljárások és biotechnológiai remediációs eljárások alapjainak megteremtése, amelyekkel néhány éven belül laboratórium körülmények között, távlatokban pedig a természetes vizekben is elérhető lesz legalább a gyengén szennyezett állapot (0.5 ppm). A kutatások számszerűsíthető eredményét meghatározni igen nehéz, elsősorban a megjelenő tudományos közlemények száma és minősége alkalmas az elvégzett munka értékelésére. Évenként 6 – 7 referált nemzetközi folyóiratban megjelenő cikk, valamint ugyanennyi szakmai konferenciákon bemutatott prezentáció várható a kutatások alapján. Az ivóvízbázisok megóvása rendkívül fontos feladat és a kapott eredmények alapjául szolgálhatnak a megfelelő környezetvédelmi és remediációs technológiák kidolgozásának. Távlatilag az ezen technológiák felhasználásával felszámolt szennyeződési gócok száma, és az eltávolított szennyeződések teljes mennyisége minősíti majd a kutatások eredményességét.

A projekt további célja, hogy elősegítse a Debreceni Egyetem Természettudományi Karán az egyes szakterületek (jelen esetben a kémia és a biológia) szorosabb együttműködését, az adott feladatra létrejövő kutatócsoportok tanszéki kereteken túlmutató horizontális szerveződését, ezzel az emberi erőforrások és a kutatási infrastruktúra hatékonyabb felhasználását. Ennek eredménye ugyan nehezen számszerűsíthető, de hosszú távon hozzájárul a társadalmi igényeket rugalmasan és magas szinten kielégítő egyetemi kutatási szervezeti rend kialakulásához.

A fejlesztés részletes szakmai tartalma

A projekt célja, hogy a Debreceni Egyetem Kémiai és Biológiai Intézeteiben dolgozó kutatók horizontális szerveződésével létrehozott kutatócsoport a talaj- és rétegvizek klórozott szénhidrogén szennyezőinek lebontását komplex kémiai és mikrobiológiai kutatásokkal valósítsa meg, mely kutatásokat a szükséges analitikai kémiai és toxicitási vizsgálatok támogatnak.

A klórozott szénhidrogének katalitikus oxidációjának témakörében lesz tanulmányozva a H2O2 fémionok (Fe, Mo, V, vanadátok, molibdátok, wolframátok és ezek dendrimer komplexei) és harmadik ligandumok (kis molekulák, vagy kolloidok) közötti kölcsönhatásokat, a katalízisek kinetikáját és mechanizmusát, a fémkomplexek immobilizálását makroszkópikus felületeken. Dendrimerek fémkomplexeinek vizsgálatával nanokompozitokat állítunk elő, és alkalmazzuk ezeket oxidációs és dehidroklórozási reakciók katalizátoraként. Tanulmányozzuk a felületi kölcsönhatások szerepét a klórozott szénhidrogének talajbeli mozgásában, a szorpció és deszorpció egyensúlyát és kinetikáját.

A reduktív dehalogénezés kutatásában a katalizátorok körét bővítjük az eddig e téren kevésbé vizsgált N-heterociklusos karbén-komplexekkel, Pd, Fe és Ni központi ionokkal. A gyakorlati alkalmazás szempontjából is vizsgáljuk a szilárd hordozóra rögzített fémkomplexek és nanoméretű fémrészecskék (Fe, Pd) katalitikus alkalmazását, elsősorban a mechanikailag szilárd szól-gél üvegek és aerogélek, mint hordozók felhasználásával. Megvizsgáljuk a katalitikus folyamatok mikrohullámú aktiválásának hatását. mind H2-gáz mind más hidrogén-források (pl. formiátok) esetében. Nanoméretű, hordozott fém vasat alkalmazunk sztöchiometrikus redukáló szerként. Ezek a kutatások elvezethetnek olyan aktív és robusztus katalizátorok kifejlesztéséhez, melyek gyakorlatban is alkalmazható technológiák központi elemévé válhatnak.

Mikrobiológiai kutatásainkban kemosztát tenyészet létrehozásával és fenntartásával szelektáljuk azokat a baktériumokat, melyek képesek a klórozott szénhidrogéneket egyedüli szénforrásként is felhasználni és azon gyorsan növekedni. Kidolgozzuk az alkalmasnak talált törzs fenntartási protokollját. A szennyezet területet jellemző mátrixhatás megvizsgálása után demonstráljuk, hogy a törzs képes-e a terület remediációjára. Megállapítjuk a bioremediáció optimális paramétereit és kísérleti bioaugmentációt végzünk. Ezektől a kutatásoktól azt várjuk, hogy nagyobb léptékben is előállítható fermentlével lényegesen csökkenteni tudjuk a klórozott szénhidrogén szennyezők koncentrációját.

Analitikai kémiai kutatásaink során megvizsgáljuk a szilárd fázisú mikroextrakció (SPME) szorpciós egyensúlyait és meghatározzuk a mikroextrakció optimális időtartamát. Összehasonlítjuk a gőztérből és oldatból végzett elválasztások, ill. dúsítások mértékét. Optimáljuk a termikus deszorpció körülményeit a régióból származó vízmintákban előforduló klórozott szénhidrogének elegyére. Szintetikus minták felhasználásával kiválasztjuk a klórozott szénhidrogének gázkromatográfiás (GC, GC-MS) valamint HPLC-MS módszerrel történő meghatározásához optimális kolonnákat, eluenseket és áramlási viszonyokat. Részletesen vizsgáljuk a különféle sók, mátrixok hatását az elemzésekre. Ezekkel a saját fejlesztésű vagy adaptált és sztenderd módszerekkel biztosítjuk, hogy a projekt résztvevői az egyes részterületeken azonos és megbízható analitikai módszereket használjanak.

A toxicitás/perniciozitás problémakört két élőlénycsoport bevonásával vizsgáljuk. Az egyik a vízi ökológiai rendszerek trofikus kapcsolatrendszerének legalsó szintjét képviselő modellszervezet, a Synechococcus sp. PCC6301. A másik élőlénycsoportot a legfelső trofikus szintet alkotó halak képviselik. A munka során teszteljük a klórozott szerves vegyületek aktuális talajvíz viszonyok közötti toxicitását és perniciozitását. A tesztek beállítása és ellenőrzése kiterjedt vizsgálatokat igényel különös tekintettel a kémiai kezelések során esetleg a vizekbe kerülő idegen anyagokra (katalizátorok, ligandumok maradékai, stb.). Az elemzéseket megismételjük minden olyan esetben, amikor a kémiai alprogramokban a klórozott szénhidrogének eliminálására új eljárást próbálnak ki. A vizsgálatokat a projekt valamennyi alprogramjával szoros együttműködésben végezzük.

A kémiai kutatásokban betartjuk a kémiai biztonságra vonatkozó törvényes előírásokat, a biológiai kutatásokhoz pedig beszerezzük a szükséges engedélyeket (pl. ÁNTSZ).