Чайный гриб может стать отличным возобновляемым фильтром для воды

Исследования показали, что мембраны из чайного гриба более эффективно фильтруют воду, чем коммерческие решения. В частности натуральные фильтры лучше предотвращают формирование биопленки из микроорганизмов.

Ученые из Технологического университета Монтаны (США) и Аризонского университета (США) провели ряд экспериментов и пришли к выводу, что мембраны, выращенные из культур чайного гриба, лучше предотвращают образование биопленок, чем коммерческие решения.

Исследователи отметили, что загрязненная питьевая вода становится причиной 2 тыс. ежедневных детских смертей по всему миру. Фильтры для воды на полимерной основе эффективно помогают очищать воду, но со временем начинают справляться со своими задачами хуже — мембраны фильтров забиваются глиной, песком и покрываются пленкой из масел и живых микроорганизмов. Отмыть такое загрязнение практически невозможно и мембрану надо менять на новую. Если не делать это вовремя, то фильтр становится рассадником болезней. 

Ученые разрабатывали новый материал, который был бы более стойким к образованию биопленки, но в ходе экспериментов решили, что более эффективно будет подавлять рост бактерий на мембране.

Еще в 2020 году соавтор работы Кэтрин Зодроу (Katherine Zodrow) опубликовала исследование, в котором продемонстрировала возможность создания устойчивых живых фильтрационных мембран из сети бактериальной целлюлозы и нативных микроорганизмов чайного гриба. В этот раз Зодроу и ее коллеги также вырастили мембраны по методу из прошлой исследовательской работы: бактерии чайного гриба поместили в ростовой раствор сахара, черного чая и дистиллированного уксуса, растворенного в деионизированной воде.

Сравнение фильтрационных мембран на основе чайного гриба с коммерческими мембранами. Мембрана на основе чайного гриба более эффективно предотвращает загрязнение.
Сравнение фильтрационных мембран на основе чайного гриба с коммерческими мембранами. Мембрана на основе чайного гриба более эффективно предотвращает загрязнение.

Раствор поместили в помещение с регулируемой температурой и держали до тех пор, пока на поверхности смеси не образовалась толстая пленка. Выращенные мембраны хранили в деионизированной воде и использовали в экспериментах в течение восьми дней. 

Для опытов исследователи набрали воду с трех станций очистки в Монтане: водохранилища Бейсин Крик, водохранилища Молтон и реки Биг-Хол. С каждой станции взяли по 20 литров воды и провели стандартные замеры ее качества.

Фильтры для воды, изготовленные из чайного гриба с живыми бактериями и дрожжами (слева), более устойчивы к засорению, чем традиционные мембранные фильтры (справа).
Фильтры для воды, изготовленные из чайного гриба с живыми бактериями и дрожжами (слева), более устойчивы к засорению, чем традиционные мембранные фильтры (справа).

После образцы воды пропустили через фильтры на основе чайного гриба и полимерных материалов. В ходе исследования выяснилось, что оба типа мембран со временем загрязняются и начинают хуже пропускать через себя воду, но натуральные фильтры показали на 19-40% лучшую производительность по сравнению с коммерческими решениями. Также мембраны из чайного гриба были более устойчивы к загрязнению и в биопленках, образованных на их поверхности, было обнаружено меньше микроорганизмов.

Исследователи установили, что 97% бактерий на мембранах из чайного гриба относятся к роду Ацетобактер (лат. Acetobacter), которые доминируют в составе чайного гриба. Эти же бактерии и помогают более эффективно очищать воду. По своей природе они окисляют органические источники углерода, к которым можно отнести сахарозу, глюкозу и этанол, в уксусную кислоту, известную своими противомикробными свойствами.

Читайте так же: