Oddelenie minerálnych biotechnológií

Vedúci oddelenia: MVDr. Daniel Kupka, PhD.
 
VEDECKÉ ZAMERANIE
Výskum sa zameriava na oblasti bio-geochémie, geomikrobiológie a environmentálnych biotechnológií.

Výskum v oblasti bio-geochémie a geomikrobiológie je sústredený na štúdium:

• biogeochemických procesov vo vrchnej časti geosféry Zeme v súvislosti so zvetrávaním nerastov a kolobehom prvkov,
• interakcií mikroorganizmov s anorganickými a organickými zložkami horninového prostredia v procese transformácie minerálov v ložiskách nerastných surovín a v úložiskách priemyselných odpadov,
• paragenézy sekundárnych minerálnych štruktúr,
• biodegradácie prírodných a syntetických materiálov,
• biodiverzity rôznych prírodných matríc (pôda, voda, sedimenty).

Výskum v oblasti environmentálnych biotechnológií je zameraný na vývoj a aplikácie biotechnologických postupov pri:

• spracovaní nerastných surovín a odpadov,
• zvyšovaní kvality nerudných surovín pre keramický a sklársky priemysel,
• likvidácii starých environmentálnych záťaží a sanácii lokalít znečistených antropogénnou činnosťou,
• syntéze pokročilých biomateriálov a biokompozitov za účelom selektívneho získavania úžitkových zložiek z tuhých a kvapalných komunálnych a priemyselných odpadov,
• predikcii a zamedzení biokorózie stavebných kompozitných materiálov.

Výskumný smer bol na Ústave geotechniky SAV založený v roku 1985 Prof. Dr. h. c. Ing. Františkom Špaldonom, DrSc. V roku 1992 vzniklo samostatné oddelenie Minerálnych biotechnológií pod vedením doc. Ing. Márie Kušnierovej, PhD. V rámci oddelenia sa postupne  vyprofilovali odborníci v rôznych oblastiach tohto interdisciplinárneho výskumu so špecifickou orientáciou na problémy domácej surovinovej bázy a s ňou súvisiacimi problémami životného prostredia.
 

ZNALOSTI A SKÚSENOSTI
 
Biologické lúhovanie a mobilizácia kovov

• lúhovanie minerálov bakteriálnou oxidáciou železa a/alebo redukovaných sírnych zlúčenín,
• bakteriálne redukčné lúhovanie oxidov železa,
• odstraňovanie železitých znečisťujúcich prímesí z nerudných surovín pomocou bakteriálnych produktov.

Biokorózia syntetických a priemyselných materiálov

• biokorózia stavebných materiálov,
• biologická deštrukcia materiálov a konštrukcií podzemných zásobníkov.

Sanácia banských a priemyselných odpadových vôd

• biodegradácia, biosorpcia, bioprecipitácia, biovolatilizácia,
• bakteriálna disimilačná redukcia Fe(III), síranov, dusičnanov, chloristanov a chlorečnanov,
• iónová výmena,
• pokročilé oxidačné procesy,
• hodnotenie toxicity a biologickej rozložiteľnosti respirometrickými metódami.

Rozklad organických znečisťujúcich látok vo vodách a pôdach

• biodegradácia organických polutantov v pôde, podzemnej vode a odpadových vodách,
• monitoring rozkladu organických znečisťujúcich látok na základe špecifickej chemickej analýzy (HPLC-MS, GC-MS) po extrakcii kontaminanta z matrice,
• monitoring rozkladu organických látok na základe merania spotreby kyslíka a produkcie oxidu uhličitého ako konečného produktu oxidácie organických látok respirometrickou metódou, tzv. “contaminant non-specific monitoring”.

PRÍSTROJOVÉ VYBAVENIE

• kvapalinový chromatograf UHPLC Dionex Ultimate 3000 s DAD detektorom a hmotnostným spektrometrom Q-TOF (micrOTOF-Q II™ Bruker Daltonics)– prístroj na separáciu a analýzu chemického zloženia látok v hmotnostnom rozsahu 50-20 000 m/z,
• dvojkanálový iónový chromatograf Dionex ICS 5000- prístroj na separáciu a detekciu aniónov, katiónov a iných nízkomolekulových látok,
• epifluorescenčný mikroskop LEICA DM 6000 – na pozorovanie fluorescencie objektov po excitovaní ultrafialovým svetlom. Umožňuje špecifické zobrazovanie štruktúr s prirodzenou florescenciou, alebo vizualizáciu objektov a štruktúr po ich interakcii s fluorescenčnými farbivami,
• optický mikroskop Nikon Eclypse 400 pre pozorovanie, morfologickú identifikáciu a fotodokumentáciu skúmaných mikroorganizmov,
• plynový chromatograf Agilent 7890A s MS detektorom Agilent 5975C (GC-MS s jednoduchým lineárnym kvadrupólom) na separáciu a analýzu plynov a splyniteľných analytov v kvapalných vzorkách v rozsahu hmôt do 1050 amu,
• hmotnostný spektrometer s indukčne viazanou plazmou ICP-MS Agilent 7700 na detekciu prvkov v rozsahu 2-260 amu, pre ultrastopovú prvkovú analýzu,
• TOC/TNb analyzátor Vario TOC Cube Elementar Analysensysteme GmbH. Analýza uhlíka (TC, TOC, TIC, POC, NPOC) a dusíka (TNb) vysokoteplotnou metódou v kvapalných matriciach a suspenziách,
• Beckman Coulter ® Multisizer IV. Analyzátor veľkosti a počtu častíc na Coulterovom princípe v rozsahu 0,4 – 1600 μm,
• analyzátor povrchu a veľkosti pórov Quantachrome NOVA e 1200 pre detailnú analýzu povrchových vlastností materiálu, stanovenie BET povrchu, meranie celých adsorpčných a desorpčných izoteriem, stanovenie objemu mikropórov, celkového objemu pórov, priemernej veľkosti pórov a distribúcie pórov; existuje možnosť merať aj fraktálnu dimenziu, pričom prístroj funguje spoľahlivo pre vzorky so špecifickým povrchom vyšším ako 2 m2/g,
• zariadenie na prípravu deionizovanej a ultračistej vody pre analytické účely Elga-PureLab-Option + Elga PureLab-Ultra,
• bioanalyzátor pre gélovú elektroforézu na čipoch Agilent Bioanalyzer 2100. Aplikácie: Analýza DNA fragmentov ako PCR produktov, analýza pre skríning DNA, sledovanie génovej expresie. Analýza RNA pre potreby verifikácie východzej vzorky pre ďalšie aplikácie. Analýza proteínov, ich expresia, kontrola purifíkácie,
• real-Time PCR (Q-PCR) systém Light Cycler 2.0 Roche – zariadenie na polymerázovú reťazovú reakciu – syntézu molekúl DNA in vitro. Systém umožňuje simultánny monitoring amplifikácií PCR produktov v reálnom čase, so šiestimi rozličnými detekčnými kanálmi,
• BBL Crystal Bacterial Identification System, Becton-Dickinson, Cockeysville, USA. Mikrobiologický identifikačný systém. Súprava pre biochemickú identifikáciu mikroorganizmov, pozostávajúca zo sady panelov obsahujúcich 30 biochemických testov, prehliadača panelov (Panel Viewer) s VIS a UV- lampou a programu na vyhodnotenie výsledkov (BBL Electronic Code Book),
• Paramagnetický analyzátor kyslíka s rozsahom (0-100 %) Sable Systems USA,
• Analyzátor oxidu uhličitého (1 ppm – 10 %) Sable Systems USA,
• Viackanálový multiplexer RM-8 Sable Systems USA, na analýzu až 8 nezávislých plynných vzoriek s možnosťou využitia pre respirometrické merania. Prístroj je súčasťou aparatúry na hodnotenie metabolickej aktivity biologických objektov na základe merania spotreby kyslíka a produkcie oxidu uhličitého,
• aparatúra na respirometrické merania na hodnotenie metabolickej aktivity biologických objektov na základe merania spotreby kyslíka a produkcie oxidu uhličitého,
• analytický vibračný sitovací stroj AS 200 RETSCH pre suchú a mokrú sitovú analýzu. Sitá: 2 mm, 1 mm, 800 μm, 600 μm, 400 μm, 250 μm, 100 μm, 63 μm, 40 μm,
• žliabkový delič vzoriek RT 6.5 – RETSCH,
• titrátor TitraLab®854, Radiometer Analytical,
• vákuová rotačná odparka INGOS,
• vysokoteplotná laboratórna elektrická odporová pec VP 02/16 s programovateľným regulátorom teploty na tepelné spracovanie vzoriek do teploty 1600°C. LAC, s. r. o., Štefánikova 116, 664 661 Rajhard, CZ.

 
ZOZNAM PRACOVNÍKOV