Разработка и синтез активных редокс-агентов и связующих на основе хинон- производных гуминовых веществ для биокаталитического подавления газовыделения со свалокНИР

Development and synthesis of redox-active and binding agents on the basis of quinone-humic derivatives for biocatalytic suppression of gas emission from landfills

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 30 октября 2018 г.-30 октября 2019 г. Разработка и синтез активных редокс-агентов и связующих на основе хинон- производных гуминовых веществ для биокаталитического подавления газовыделения со свалок
Результаты этапа: Проект посвящен актуальной проблеме поиска путей эффективного снижения газовыделения с действующих и законсервированных свалок. Научной новизной проекта является использование для этой цели уникального природного механизма - способности гуминовых веществ выступать в роли терминального акцептора электрона в анаэробных условиях, что создает возможности для направленной регуляции метаболизма метаногенных сообществ. Для использования данного механизма на первый год выполнения проекта синтезирована широкая линейка хинон-производных гуминовых веществ с различными хинонными центрами, включая низкопотенциальные нафтохинонные производные с высокой акцепторной способностью и высокопотенциальные производные гидрохинонов. Для синтеза данной линейки использовали реакцию Фентона, которая согласуется с принципами «зеленой» химии, и не предусматривает использования токсических реагентов. Указанная линейка производных была синтезирована как на основе гуминовых кислот (ГК) угля, так и фульвокислот (ФК), существенно отличающихся по химическому строению. При этом было показано, что внесение исходных ГК угля приводило к снижению метана в составе биогаза, синтезируемого всеми тремя исследуемыми микробными консорциумами со свалок, тогда как фульвокислоты увеличивали его продукцию. Указанные результаты были подтверждены измерениями количества внутриклеточной АТФ как показателя жизнеспособности клеток, которое показало снижение в случае ГК и возрастание – в случае ФК. Тестирование линейки синтезированных хинон-обогащенных производных ГК и ФК на трех свалочных метаногенных сообществах позволило установить, что максимальное снижение продукции метана – вплоть до почти полного ингибирования удалось достичь при введении в систему 2-гидрокси-нафтохинонного производного ГВ, которое обладало максимальной акцепторной способностью. Тем самым выполнение первого года проекта показало справедливость сформулированной в проекте междисциплинарной научной гипотезы, предполагающей выполнение направленной химической модификации на основании знания закономерностей микробного метаболизма метаногенных сообществ. Это позволило правильно задать вектор модификации в направлении введения низкопотенциальных акцепторных центров – таких как нафтохиноны и антрахинон. В результате был получен высокоэффективный гуминовый ингибитор эмиссии метана на основе 2-гидроксинафтохинонпроизводное гуминовых кислот угля, который показал работоспособность на трех различных консорциумах. Введение ионов трехвалентного железа в состав данного типа производных может способствовать создания новой циклической биокаталитической системы. Применение указанной системы может быть весьма перспективно для снижения эмиссии метана со свалок. Решению этой задачи будут посвящены последующие этапы выполнения проекта.
2 31 октября 2019 г.-30 октября 2020 г. Разработка и синтез активных редокс-агентов и связующих на основе хинон- производных гуминовых веществ для биокаталитического подавления газовыделения со свалок
Результаты этапа:
3 31 октября 2020 г.-31 октября 2021 г. Разработка и синтез активных редокс-агентов и связующих на основе хинон- производных гуминовых веществ для биокаталитического подавления газовыделения со свалок
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".