Использование водорослей для удаления ионов тяжёлых металлов из сточных вод: достижения и перспективы

Многие водоросли обладают высокой способностью сорбировать металлы, что открывает значительные возможности для их использования при очистке сточных вод. Сорбция металлов включает связывание на поверхности клеток и с внутриклеточными лигандами. Количество металла, адсорбированного на поверхности клеток, в несколько раз превышает его внутриклеточное содержание. Наиболее важную роль в связывании металлов играет карбоксильная группа. На сорбцию металлов влияют концентрации металла и биомассы в растворе, pH, температура, катионы, анионы и метаболическая стадия организма. Водоросли способны эффективно удалять металлы из растворов, содержащих несколько металлов. Мёртвые клетки сорбируют больше металла, чем живые. Различные методы предварительной обработки повышают сорбционную способность водорослей. Предварительная обработка CaCl2 — наиболее подходящий и экономичный метод активации биомассы водорослей. Перифитон водорослей обладает значительным потенциалом для удаления металлов из сточных вод. Колонку, заполненную иммобилизованной или гранулированной биомассой, можно использовать в нескольких циклах сорбции и десорбции без изменения эффективности удаления металлов или с её незначительным снижением. Модели Лангмюра и Фрейндлиха, обычно применяемые для описания данных о сорбции, не позволяют точно описать сорбцию металлов, поскольку не учитывают влияние pH, концентрации биомассы и других факторов. Для коммерческого применения технологий с использованием водорослей при удалении металлов из сточных вод необходимо сосредоточить внимание на: (i) выборе штаммов с высокой сорбционной способностью; (ii) углублённом изучении механизмов сорбции; (iii) разработке недорогих методов иммобилизации клеток; (iv) создании более совершенных моделей для прогнозирования сорбции металлов; (v) генетической модификации водорослей с целью увеличения числа поверхностных групп или усиления экспрессии белков, связывающих металлы; и (vi) оценке экономической целесообразности.