Projekti / Programi
Razvoj novih, okolju prijaznih, pristopov za inaktivacijo rastlinskih in humanih virusov v vodah
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.04 |
Kmetijske vede in veterina |
Kmetijska biotehnologija |
virusi v vodi, kavitacija, plazma, inaktivacija virusa, dezinfekcija vode
Raziskovalci (28)
Organizacije (4)
Povzetek
Voda, namenjena za prehrano ljudi (tj. pitna voda) ali za dejavnosti, ki so povezane s človekom (tj. namakanje v kmetijstvu), mora biti prosta različnih škodljivih onesnaževal, ki segajo od kemikalij in organskih spojin do mikrobioloških nevarnosti. Sprejemljive koncentracije takih onesnaževal se urejajo s posebnimi vodnimi direktivami v različnih regijah po vsem svetu. Tradicionalno so bile v ospredju raziskav vodnih onasneževal bakterije, medtem, ko so bili človeški in rastlinski virusi zapostavljeni, zaradi pomanjkanja primernih metod za koncentracijo in diagnostiko virusov. V zadnjem času so na voljo vse bolj dostopne metodologije, virusi v void pa so vse bolj povezani z vzroki za izbruhe bolezni (ponavadi gastroenteritis) ali z izgubami pridelkov. Iz the razlogov so čiste in učinkovite metode dezinfekcije virusov nujno potrebne. Agencija za varstvo okolja v ZDA navaja, da bi morala ustrezna metoda dezinfekcije vode zmanjšati virusno obremenitev za 4 logaritmske stopnje, nova evropska zakonodaja pa je trenutno v pripravi. V tem projektu si bodo strokovnjaki s področja virologije, strojništva in elektrokemije prizadevali prispevati k razvoju na področju inaktivacije virusov v vodnih virih z dvema inovativnima tehnologijama, ki sta že bili uporabljeni za dezinfekcijo bakterijskih in organskih spojin, vendar še nista bili preizkušeni na virusih: hidrodinamična kavitacija in plinasta plazma. Medtem ko na svetu deluje na stotine raziskovalnih skupin na področju plazemske obdelave vode in se marsikatera ukvarja s kavitacijo, ta projekt predstavlja prvi poskus kombiniranja teh dveh tehnologij z namenom izkoriščanja sinergijskih učinkov. Po naši hipotezi bo kavitacija zagotovila številne, goste mehurčke vodne pare, ki se bodo lahko uporabili za ustvarjanje plinaste plazme, bogate z radikali OH, drugimi reaktivnimi vrstami in UV sevanjem za takojšnjo oksidacijo virusov na površini mehurčkov, tako da bo učinkovitost uničenja večja kot pri obdelavi izključno s kavitacijo ali plazmo. Takoj, ko bomo koncept dokazali, bomo začeli razmišljati o patentni prijavi. Učinkovitost predlagane metode inaktivacije virusov bo ocenjena na različnih modelih rastlinskih in človeških virusov z različnimi orodji za karakterizacijo virusov, ki se usmerjeni na različne virusne komponente, kot so celovitost delcev (elektronska mikroskopija), celovitost genoma (Nanopore sekvenciranje, PCR) in infektivnostne analize. Učinkovitost inaktivacije s tradicionalno uporabljenimi tehnikami, kot je kloriranje, bo preizkušena vzporedno, za namen primerjave z novo tehnologijo. Ena od pomanjkljivosti tradicionalno uporabljenih metod inaktivacije virusov, kot je kloriranje, je sproščanje stranskih produktov dezinfekcije. Zato bomo ocenili tudi potencialne negativne učinke vode, obdelane s kavitacijo in plazmo, na rast in razvoj rastlin, toksičnost za človeške celice in jo primerjali z učinki, ki jih ima voda obdelana s kemičnimi postopki npr. Kloriranjem. V sodelovanju s projektnim partnerjem na čistilni napravi Domžale bomo ocenili tudi primernost tehnologije za povečavo na velikost čistilne naprave, zato je po zaključku tega projekta predvidena tudi komercializacija tehnologije. To lahko dosgeli z vključitvijo Ministrstva za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano, ki je v projekt vključen kot financer. Razširjanje rezultatov projekta bo povečalo ozaveščenost v javnosti, in pri zainteresiranih strankah, o problematiki mikrobioloških agensov v vodi in rešitvah, ki jih ponuja projekt. Projekt je še posebej pomemben za področje upravljanja obnovljivih virov vode, ki je vse bolj pereč problem zaradi podnebnih sprememb in pomanjkanja kakovostnih vodnih virov.
Pomen za razvoj znanosti
Kavitacijske in plazemske tehnologije se vse bolj uporabljajo v različnih aplikacijah, vključno z odstranjevanjem bioloških in nebioloških onesnaževal iz vode. Vendar pa je njihova uporaba za inaktivacijo virusov v vodi poleg obetajočih začetnih rezultatov, ki so jih pridobili partnerji projekta z obema tehnikama, redka ali pa v predhodnih fazah. Zato bodo rezultati tega projekta zagotovi pomembni tako za kavitacijske kot plazemske tehnologije, saj bo omogočil dodatno razširitev aplikacijskih niš in podprl nadaljnje raziskovanje mehanizmov inaktivacije. Poleg tega bodo rezultati projekta prav tako zelo pomembni za vodne virologe, saj bodo ponudili nova orodja za inaktivacijo virusov v vodi, kot tudi za vse znanstvenike, ki se ukvarjajo s čiščenjem vode, saj bi naša kombinirana metoda predstavljala odlično, ne-toksično in okolju prijazno alternativno metodo za dekontaminacijo vode. Pomembnost tega projekta za širše znanstveno področje je močno podprta z dejstvom, da so bili prvi dokazi o deaktivaciji virusa s kavitacijo objavljeni vodilni reviji na področju raziskovanja vode (Water research, A’’) kot tudi z odzivi in reakcijami na raziskavo, ki jih najdemo na različnih znanstvenih forumih. Poleg tega je bil projekt konsolidacije ERC za preučevanje kavitacijskih mehanizmov, ki je bil nedavno dodeljen partnerju iz Fakultete za strojništvo, dober pokazatelj pomembnosti našega aplikativnega projekta za znanstveno področje, saj bo uporabil osnovno znanje pridobljeno v Projektu ERC. Partnerji iz Inštituta Jožef Stefan in Fakultete za strojništvo bodo zagotovili mednarodno izmenjavo rezultatov z znanstveniki s področja plazme in kavitacije, medtem ko bo partner NIB mednarodno razširjal rezultate med rastlinskimi in okoljskimi virolologi; vse v okviru sodelovanja na mednarodnih konferencah, delovnih skupinah in strokovnih panelih.
Pomen za razvoj Slovenije
Obstaja vse večja zaskrbljenost zaradi mikrobiološke varnosti različnih vodnih teles, zlasti tistih, ki so povezana s človeško rabo, kot so reciklirana odpadna voda, namakalna voda, pitna voda ali voda namenjenga rekreaciji. Sedaj je znano, da se tako rastlinski kot človeški virusi prenašajo preko vode, kar predstavlja tveganje za zdravje ljudi in rastlin s povezanimi gospodarskimi vplivi. Tehnologije, ki bodo razvite v tem projektu, bodo neposredno prispevale k čiščenju omenjenih voda z učinkovito, cenovno ugodno in čisto inaktivacijo virusov in drugih bioloških agensov. Inakticavija virusov je izredno pomembna, saj trenutno mnogi virusi ostanejo prisotni in infektivni v vodah tudi po tem, ko jih obdelamo v čistilnih napravah. Razpoložljivost novih orodij za mikrobiološko varnejšo vodo je neposredna prednost za družbo na splošno. Rezultati projekta bodo še posebej pomembni za čistilne naprave, sisteme za oskrbo z vodo, bazene, vojaške misije, sisteme za namakanje, hidroponične sisteme itd. Rezultati projekta bodo zanimivi tudi za agencije ministrstev za kmetijstvo, okolje, zdravje in obrambo, saj se razvite tehnologije lahko uporabljajo v različnih segmentih infrastrukture, ki so namenjeni zagotavljanju varnosti vodnih virov. Prisotnost čistilne naprave Domžale in Ministrstva za kmetijstvo gozdarstvo in prehrano med našimi partnerji bo zagotovila prenos rezultatov projekta k takšnim potencialnim deležnikom. Predlagani inovativni pristop ima potencial za prihodnjo komercializacijo. Predvideno je doseganje svetovnega trga in uporaba patentov. Zato je tudi zelo verjetno, da se bodo pojavila nova visokotehnološka podjetja za nadaljnji razvoj in izkoriščanje predlagane tehnologije. Aktivno sodelovanje vseh treh partnerjev z industrijskimi partnerji in njihovo vključevanje v spin-off podjetja zagotavlja optimalen prenos tehnologije v industrijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
