Natalia Lemańska–Malinowska

Natalia Lemańska-Malinowska
Politechnika Śląska
[email protected]
Porównanie rozkładu wybranych sulfonamidów w procesach fotochemicznego i
enzymatycznego utleniania.
Projekt badawczy ma na celu porównanie efektywności procesów utleniania aromatycznymi
peroksygenazami
wybranych
substancji
farmaceutycznych
z
grupy
sulfonamidów
z efektywnością rozkładu tych substancji z zastosowaniem poszczególnych technik
zaawansowanego utleniania. Miarą efektywności procesów będzie pomiar ubytku stężenia
danej substancji w czasie, a także stopień mineralizacji badanych związków podczas
utleniania za pomocą wybranych metod. Efektywność procesów będzie również oceniania
poprzez jakościowe porównanie powstających w wybranych procesach produktów przemian
badanych substancji, a także stopnia ich toksyczności i toksyczności mieszanin
poreakcyjnych. Dodatkowym celem badań będzie wyznaczenie parametrów kinetycznych
rozkładu badanych substancji w wybranych procesach, które to parametry będą pomocne
w dalszej ocenie efektywności procesów, ponieważ na ich podstawie można oszacować czas
zatrzymania w systemie reakcyjnym.
W badaniach wykorzystane zostaną następujące zaawansowane techniki utleniania:
- fotoliza wspomagana nadtlenkiem wodoru (UV/H2O2);
- fotoliza połączona z ozonowaniem (UV/O3);
- ozonowanie wspomagane nadtlenkiem wodoru (O3/H2O2);
- fotoliza połączona z ozonowaniem wspomagane nadtlenkiem wodoru (UV/O3/H2O2).
Będą one prowadzone w reaktorze fotochemicznym (UvILab P400, Vita Tec GmbH, Niemcy)
z
możliwością
podłączenia
generatora
ozonu.
Reaktor
wyposażony
będzie
w polichromatyczną lampę rtęciową umieszczoną wewnątrz komory reakcyjnej, w kwarcowej
osłonie.
Proces enzymatycznego utleniania aromatyczną peroksygenazą grzybową produkowaną przez
Agrocybe aegerita będzie polegał na przeprowadzeniu reakcji utleniania przez oczyszczony
enzym w obecności kwasu askorbinowego (inhibitora wolnych rodników) lub jego braku
w środowisku o pH obojętnym. Proces enzymatycznego utleniania aromatycznymi
peroksygenazami grzybowymi będzie prowadzony w Internationales Hochschulinstitut Zittau
zgodnie z opatentowanymi wytycznymi.
Pomiar aktualnego stężenia związków z grupy sulfonamidów w próbkach dokonywany będzie
za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). System HPLC sprzężony
będzie ze spektrometrem mas Q Trap LC-MS/MS System. Z kolei analiza mineralizacji
próbki będzie wykonywana przy wykorzystaniu systemu do analizy ogólnego węgla
organicznego (TOC-analyzer firmy Shimadzu).
Dodatkowo produkty przemian oznaczone za pomocą techniki HPLC/MS wybranych
substancji, zostaną wykorzystane w
celu
oceny toksyczności z
wykorzystaniem
standardowych procedur toksyczności ostrej oraz chronicznej. Realizacja tego etapu zostanie
przeprowadzona przy użyciu testu Microtox, opartego na luminescencji bakterii Vibrio
fischeri (procedury na toksyczność chroniczną i ostrą).
Ponadto dla procesu enzymatycznego z użyciem aromatycznej peroksygenazy, jak również
poszczególnych procesów zaawansowanego utleniania zostaną wyznaczone parametry
kinetyczne rozkładu wybranych sulfonamidów. Parametry kinetyczne zostaną obliczone
z wykorzystaniem programów komputerowego opracowania wyników badań – MATLAB,
ANEMONA.
Uzyskane rezultaty pozwolą przede wszystkim na ustalenie, która z metod utleniania jest
bardziej efektywna, będzie powodować szybszy ubytek substancji, w procesie usuwania
związków z grupy sulfonamidów oraz będzie równocześnie bezpieczna dla środowiska
naturalnego. Wyznaczenie parametrów kinetycznych, związanych z szybkościami reakcji
(zarówno enzymatycznej, jak i fotochemicznej) będą pomocne w szacowaniu czasu
zatrzymania, a więc i kubatury reaktorów, które mogą być wykorzystane w skali technicznej.
Efektem realizacji projektu badawczego będzie stworzenie rozwiązania technicznego
związanego z procesem oczyszczania ścieków prowadzonym w skali przemysłowej oraz
próba wdrożenia tegoż rozwiązania na oczyszczalni ścieków „Śródmieście” w Zabrzu, z którą
Katedra Biotechnologii Środowiskowej od kilku lat współpracuje. Aspekt ten powiązany jest
z założeniami Programu Rozwoju Technologii Województwa Śląskiego na lata 2010-2020
z obszaru technologicznego nr 3. Technologie dla ochrony środowiska oraz z obszarem nr 3.1
Technologie procesowania (oczyszczania i separowania) wody i gazów, gromadzenie
i uzdatnianie wody.