TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM

Átírás

1 A KÖZPONTI KÖRNYEZET- ÉS ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI TUDOMÁNYOS BIZOTTSÁGA és a MAGYAR ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS TECHNOLÓGIAI EGYESÜLET közös rendezésében november 30-án tartandó 349. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM előadásainak rövid kivonata 322. füzet Budapest

2 Elnök: Halász Anna 349. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM Emlékülés Holló János akadémikus tiszteletére Az MTA Élelmiszertudományi Tudományos Bizottsága a Központi Környezet- és Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet és a Magyar Élelmiszer-tudományi és Technológiai Egyesület közös rendezésében Helyszín: KÉKI, Tanácsterem 1022, Budapest, Herman O. út november 30-án, pénteken, 9.30 órakor Sevella Béla Holló János és a MEZGÁZ Tanszék Jobbágy Andrea Irányított biodegradáció szennyvízelvezető és tisztító rendszerekben Gruiz Katalin Biotechnológiák a környezetvédelemben Németh Áron Fehérbiotechnológiai kutatások a Fermentációs (F-labor) csoportban SZÜNET Barta Zsolt Non-food csoport növényi biomassza alternatív felhasználását célzó kutatások Boródi Attila Holló János az iskolaalapító tudós és nevelő További információ: Cserhalmi Zsuzsanna ( , zs.cserhalmi@cfri.hu) Salgó András (salgo@mail.bme.hu) 1

3 Holló János és a MEZGÁZ Tanszék Holló János akadémikus a Mezőgazdasági Kémiai technológia tanszék negyedik tanszékvezetője 1952-ben követte neves elődeit - az alapító Sigmond Eleket, Binder Kotrba Gézát és Sándor Zoltánt a tanszék élén. Már tanszékre lépésekor megkezdte az oktatáskorszerűsítés elvi alapjainak lefektetését. Holló János vezetése alatt a hallgatói létszám megnövekedése és az új típusú oktatási struktúra miatt a tanszék személyi állományában és ennek megfelelően területi és anyagi eszközeiben is nagymértékű növekedés következett be és maximumát a hetvenes évek közepére érte el. Ez a változás magával hozta a tanszék kutatási területeinek kiszélesedését és mélyrehatóbb kutatási tevékenységet eredményezett és kialakult a kutatói csoport rendszer a tanszéken. Holló János sikeres iskolateremtési és tudományszervezési tevékenysége jelenti alkotásának maradandóságát. Mindig képes volt felismerni, hogy mi az új, mi az előremutató, milyen kutatási-fejlesztési területeket és kit, illetve kiket érdemes támogatni és ennek felismerése után minden erejével támogatta is fiatal munkatársainak előrehaladását. Holló János emblematikus alakja volt és maradt Tanszékünknek, amit nagyon sokáig egyszerűen csak Holló-tanszéknek neveztek. Munkásságának köszönhetően fejlődött fel a Mezgáz tanszék egy néhányfős egyetemi katedrától egy az ország meghatározó iskolájává, ahol mérnökgenerációk tucatjai nőttek fel. Nehéz a hatvanas-hetvenes évektől akár napjainkig olyan erjedésipari, gyógyszer- és élelmiszeripari valamint környezetvédelemmel foglalkozó termelő és kutató helyet találni, ahol Holló János közvetlen vagy közvetett tanítványai ne lennének jelen sokszor meghatározó vezetői szinteken is. Sevella Béla 2

4 Irányított biodegradáció szennyvízelvezető és tisztító rendszerekben Az irányított biodegradáció a spontán lejátszódó vagy hagyományosan alkalmazott körülmények között végrehajtott folyamatokba történő olyan beavatkozás, miáltal alapvetően megváltozik a reakció iránya. A környezetvédelmi biotechnológiában ez általában a mikroflóra összetételének jelentős megváltozását eredményezi, a kívánt, jellemzően jóval kedvezőbb eredmény többnyire viszonylag kis ráfordítással érhető el, a cél pedig nyilvánvalóan a környezet minőségének javítása. Az előadás erre két, gyakorlatban is eredményesen alkalmazott kutatási példát mutat be szemléltetésképpen. A szennyvízelvezető rendszerekben beavatkozás nélkül spontán biodegradációs folyamatok játszódnak le, melyek a sík vagy kislejtésű vidékeken teljes szelvényben kitöltött, un. nyomócsövekben anaerob körülmények között zajlanak. A vezetékek falán kialakuló biofilm anerob biodegradációs termékei a szerves illósavak, majd a berothadás előrehaladtával a kénhidrogén, ami bűzös, korrozív, sőt erősen mérgező. Részben a lakossági bűzpanaszok és nagyösszegben megnyert perek, részben pedig a műtárgyak jelentős állagromlása következtében az üzemeltetők rákényszerülnek a megoldások keresésére. A Balaton körzetéért felelős Dunántúli Regionális Vízmű Zrt.-vel közösen végzett kutatások során ezen probléma megoldására egy olyan, nemzetközi viszonylatban is figyelmet felkeltett eljárást dolgoztunk ki, ami az anoxikus körülmények között történő szennyvíztovábbítással kerüli el az anaerob berothadást. Az eljárás alapja a denitrifikáló, nitrátból nitrogén gázt termelő mikroorganizmusok metabolikus előnyének kihasználása a szulfátredukáló, kénhidrogént termelő ill. a szerves illósavakat előállító mikroorganizmusokkal szemben. Lényeges eleme azonban az, hogy az alkalmazásban a denitrifikálók növekedését is limitálja. A másik példában nitrogénhiányos szennyvizek tisztítására fejlesztettünk ki egy olyan, gyökeresen új eljárást, ami gyakorlatilag kiküszöböli a kívülről beadagolt N- és/vagy P-források költségeit és a változó minőséghez való igazodás problémáit. A balatonboglári BB Borkombinátban üzemszerűen is sikeresen működő eljárás a bioreaktor elrendezés és üzemeltetés megfelelő megválasztásával a többlet szenet a sejtekben raktározni képes, un. glikogénakkumuláló mikroorganizmusok elszaporításán alapszik. Jobbágy Andrea 3

5 Biotechnológiák a környezetvédelemben Környezeti biotechnológiai fejlesztéseinket a környezeti kockázatmenedzsment hierarchikus rendszerének megfelelően csoportosítva mutatjuk be, különválasztva a kockázatfelmérést és kockázatcsökkentést szolgáló biotechnológiai eszközöket. A metodikai megoldásokat a molekuláris, enzimes, mikrobiológiai, biológiai, ökológiai módszereken keresztül az integrált eljárásokig alkalmazási példákon mutatjuk be. 1. Vegyi anyagok és szennyezett környezet káros hatásának mérése biotechnológiai módszerekkel: vegyi anyagok környezettoxikológiai jellemzésére, toxikus, mutagén, reprotoxikus hatásának tesztelésére alkalmas innovatív módszerek fejlesztése. Fejlesztések: gyors növényi bioakkumulációs teszt, direkt kontakt bakteriális tesztek, Heterocypris incongruens, Daphnia magna szívritmus, Tetrahymena pyriformis és különféle algák szaporodásgátlási tesztje szennyezett vízre, nematóda, collembola, növények talajra; Mutagenitási tesztek környezeti mintákra; Mikrokozmosz tesztek szennyezett talajok káros hatásának és kockázatának jellemzésére; Vegyi anyagok biodegradációjának mértékét mérő szimulációs tesztek, víz üledék rendszerre, talajra; Vegyi anyagok kölcsönhatása a talajok mikroflórájával; Új környezettoxikológiai végpontok (hőtermelés, mozgássebesség, szívritmus, stb.), innovatív koncepciók, pl. pesszimista tesztek, hozzáférhetőség növelésével intenzifikált egyszerű (egy fajt alkalmazó) biotesztek és mikrokozmoszok, célhoz illeszkedő tesztorganizmusok vizekre és talajokra (korai figyelmeztetés, térképezés, monitoring, stb.), in situ tesztelés; TalajTesztelőTriád kifejlesztése: fizikai-kémiai, biológiai/ökológiai és környezettoxikológiai módszerek integrált alkalmazása és együttes értékelése; Környezettoxikológiai eredmények felhasználása a kockázatmenedzsmentben és a szabályozásban. 2. Leromlott talaj javítása és szennyezett területek remediációja biotechnológiákkal: a reaktorszemléletű in situ bioremediáció tudományos alapjainak megteremtése In situ biodegradáción alapuló talajremediáció, ciklodextrinnel intenzifikált bioremediáció; Kémiai stabilizációval kombinál fitoremediáció, stb. 3. Környezettudományi és környezetmendzsment tudásbázis 4. Környezetmérnök-képzés: Környezeti mikrobiológia és biotechnológia, Környezettoxikológia, Talajremediáció, Vegyi anyagok környezeti kockázata. Gruiz Katalin és Molnár Mónika 4

6 Fehérbiotechnológiai kutatások a Fermentációs (F-labor) csoportban Holló János munkásságának egyik fő területe a biomérnöki tudományoké, azaz a biológia technológia orientált alkalmazásáé az emberi társadalom céljaira. Ennek kapcsán logikus volt, hogy a BME-n indult bio(lógus)-mérnök képzéshez különböző technológiai laborok is kialakultak. Ezek egyike a ma F-Labor néven működő több mint 20 éves kutatócsoport, amelynek tevékenységi körét a kísérleti üzemi berendezések nyújtotta lehetőségek erősen determinálják. Ennek okán a nagy-labor méretű készülékekben olyan kutatásokra fókuszálunk, amelyekben a mikrobiális tenyésztések és termeltetések központi szerepet kapnak, és a kutatás utolsó szakaszában technológia transzfert előkészítő léptéknövelési kísérletekre is szükség lehet. A közelmúlt eredményeit, a jelenleg folyó szerteágazó kutatásokat és a jövőbeli terveket a biotechnológiai ágaknak (Piros-biotechnológia: egészségügyi; Fehérbiotechnológia: (vegy)ipari; Zöld-biotechnológia: agrár-élelmiszer vonal) megfelelően csoportosítva mutatom be előadásomban különös hangsúllyal az ipari biotechnológiára, amelyben az NKTH által támogatott (TECH_08_A3/ ) tejsav előállítási kutatások befejezése során tapasztalt eredményeket is bemutatom. Németh Áron 5

7 Non-food csoport növényi biomassza alternatív felhasználását célzó kutatások A növényi biomassza a szén, földgáz és kőolaj után a negyedik legnagyobb mennyiségben előforduló energiaforrás. Magyarországon a biomassza teljes mennyisége millió tonna, az ebből évente újratermelődő mennyiség millió tonna, melynek becslések szerint körülbelül 10%-a használható energetikai célokra. A növényi eredetű biomassza fő összetevői a növényi sejtfalat felépítő poliszacharidok, a cellulóz és a hemicellulóz, valamint a térhálós fenilpropán polimerekből felépülő lignin, melyeket együtt lignocellulózoknak nevezünk. A lignocellulóz biomassza nemcsak közvetlenül energiatermelésre, hanem folyékony motorhajtóanyag előállításra is felhasználható, melynek előnye az élelmiszer és takarmány alapanyagokból történő etanolfermentációval szemben az, hogy nem verseng az élelmiszergyártással, és így nincs árfelhajtó szerepe. A lignocellulózokban a hasznosítható cukrok komplex, poliszacharidokban kötött formában találhatók meg, melyek felszabadítása a polimer mátrixból nem egyszerű, mivel a növényi sejtfal szerkezet mind vegyszereknek, mind mikroorganizmusoknak ellenálló. A szerkezetet ezért valamilyen előkezeléssel fel kell lazítani. Ez történhet fizikai, kémiai, fiziko-kémiai, illetve biológiai módszerekkel. A fellazított polimer ezt követően hidrolizálható, enzimek vagy vegyszerek felhasználásával. Korábban a hígsavas hidrolízis, napjainkban az enzimes technológia megvalósulása látszik valószínűnek. A hidrolízis eredményeképpen kapott monoszacharidok mikroorganizmusok (élesztők) segítségével etanollá fermentálhatók, amely desztillációt követően üzemanyagként felhasználható. A második generációs üzemanyag-alkohol előállítás több olyan részlépésből áll, melyet ugyan meg tudunk oldani, de különböző okok miatt egyelőre nem gazdaságos, nagy az enzimfelhasználás, nem megfelelő a hatékonyság. Másik problémakör a hemicellulózban jelenlévő pentóz cukrok (xilóz, arabinóz) sorsa, mivel azokat a pékélesztő nem képes etanollá erjeszteni. A xilózból xilit állítható elő, mely történhet fermentációs úton, az arabinóz elválasztva és tisztítva terméke lehet a folyamatnak. A pentóz cukrok ilyen irányú felhasználása jelenleg kutatási fázisban van, amely témákkal kutatócsoportunk is foglalkozik. Így a második generációs alkoholgyártás kutatása kiegészülve egyéb értéknövelt termékek (xilit, arabinóz) előállítási lehetőségével egy több termékű úgynevezett biofinomító folyamat alapjait teremti meg. A csoport a kísérletes munka mellett a teljes technológia modellezésével is foglalkozik, melynek eredményeként értékelhetőek a kísérletes eredményeken alapuló folyamatkonfigurációk, energetikai és gazdaságossági szempontokból. Emellett a közelmúltban ismét elkezdtünk foglalkozni anaerob rothasztással kapcsolatos vizsgálatokkal. Ennek oka egyrészt, mert fontosnak érezzük, hogy a Tanszékünkön is helyet kapjon ennek a biomassza alapú alternatív energiahordozónak a kutatása, másrészt mert a biofinomító koncepcióban is központi helye lehet az anaerob rothasztásnak, tekintve a szervesanyag-tartalmú melléktermék áramok feldolgozását. Az anaerob rothasztás során metántartalmú biogáz nyerhető, melyből elégetve hő- és villamosenergia állítható elő, vagy tisztítva betáplálható a földgázhálózatba, míg a rothasztási maradék talajjavítóként értékesíthető. Barta Zsolt 6

8 Holló János az iskolaalapító tudós és nevelő Holló János ( ) Professzor az iskolaalapító nagy nemzedék tagja volt, akire az egykori vegyészmérnök hallgatók igen nagy tisztelettel emlékeznek. Saját szavaival élve, annak a szerencsés generációnak volt tagja, amely mellett a lift ott állt, csak be kellett szállnia, vagyis a felemelkedés útja viszonylag könnyűnek ígérkezett, de csak látszólag. A Kőbányai Sörgyár mérnökéből a Budapesti Műszaki Egyetem Vegyészmérnöki Karán tanszékvezető egyetemi tanár lett, több mint 600 tudományos publikáció és 20 könyv szerzője és társzerzője, éveken keresztül a Vegyészmérnöki Kar dékánja, a Magyar Élelmezéstudományi Egyesület elnöke, majd örökös tiszteletbeli elnöke, a Magyar Tudományos Akadémia tagja, a Központi Kémiai Kutató Intézet igazgatója, Állami Díjas, számtalan nemzetközi díj és elismerés kitüntetettje. Holló Professzor a hazai élelmiszer- és mezőgazdasági kémiai kutatások egyik megalapítója, akinek elévülhetetlen érdemei vannak a hazai élelmiszeripari vegyészmérnök-, később biomérnök-képzésben. Generációk sora köszönheti sikereit munkásságának. Fantasztikus érzékkel egyesítette magában az elméleti és gyakorlati mérnöki ismereteket. Nyíltan vallotta és a fiatal nemzedéket is így orientálta: üzemi gyakorlat nélkül a mérnök nem mérnök. Az általa vezetett Holló tanszék híres volt kísérleti félüzeméről és az egyetemi hallgatók részére szervezett gyártervezési gyakorlatokról. A söripar mellett szívügyének tekintette a növényolajipart és olajkémiát, amelynek területén számos kutatást irányított, iparunk felső vezetői közül néhánynak tanára volt, a növényolajiparban tevékenykedő vegyészmérnökök széles körével személyes barátságot ápolt. Éveken keresztül tiszteletbeli tisztségeket töltött be az európai zsírkutatás élenjáró szervezeteiben, két ízben a Nemzetközi Zsiradéktudományi Társaság (ISF) elnöke volt ben fővédnöke és díszelnöke az American Oil Chemist's Society budapesti kongresszusának. Tevékenységével messze földön elismerést szerzett a hazai növényolajkutatásnak és -iparnak, a biomérnöki tudományoknak és biomérnök-képzésnek. Professzor úr nemcsak kiváló szakember, tudós és nevelő volt, hanem kiemelkedő vezető is, aki korát messze megelőzve alkalmazta a manapság is korszerűnek számító menedzselési módszereket. Önzetlenül támogatta a fiatal nemzedéket. Külföldi kongresszusokról visszatérve mindig köszönetet mondott fiatalabb kollégáinak, akik előadásai összeállításában segítségére voltak. Az újévi üdvözlésekre kivétel nélkül kézírásban reagált, nagyon kedves személyes megjegyzésekkel. Amikor összefutott egykori tanítványaival, mindig volt egy-két baráti szava számukra, amelyek emlékezetes tanulságul szolgáltak, vagy életre szóló emberi igazságokat jelentettek. Íme, egy a hitvallásai közül, amelyet 1994-ben Tóth-Zsiga Istvánnak, a MÉTE akkori főtitkárának irt: Sohase unatkozzatok, soha ne töltsetek időt haszontalan tevékenységekkel, keressétek az új kihívásokat, sose riadjatok vissza a nehézségektől, s minden körülmények között tartsátok meg emberi méltóságotokat és tisztességeteket. Csodálatos ember volt, aki a legmagasabb tudományos csúcson sem feledte, honnan indult. Jászberényben járt gimnáziumba, ezért több mint hatvan éven keresztül minden évben megjutalmazott két jászberényi gimnazistát. A szó legnemesebb értelmében és nagy betűkkel - EMBER volt. Halálával nagy veszteség ért minket; életünkből egyedülálló érték távozott el. Köszönjük, Professzor úr, hogy a tanítványai lehettünk! Boródi Attila ABO & PARTNERS 7