Hírfolyam
Hogyan lettek energia-önellátók a budapesti szennyvíztisztítók?
2025. 02. 04.
Természetesen a szennyvíz segítségével. Erről, továbbá személyre szabott rákgyógyításról és lítiumion-akkumulátorok élettartamának becsléséről szólt a negyedik Jövőtervező.BME, a műegyetemi kutatásokat is érintve.
A BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karának elődjét 1873-ban alapították, az első vegyészmérnöki diplomát pedig 1907-ben adta ki, de nem azért, mert olyan nehéz lett volna elvégezni – ezzel a viccel indította Hornyánszky Gábor, a kar dékánhelyettese a Jövőtervező.BME ismeretterjesztő sorozat negyedik eseményét a K épület dísztermében (aztán elárulta a megoldást is, miszerint korábban csak vegyészdiploma létezett, mérnöki nélkül).

A köszöntőt ezúttal is Levendovszky János, a BME kutatási és innovációs rektorhelyettese tartotta. Úgy fogalmazott, az egyetem küldetéseinek legnemesebbike a közösségi tudomány: szakmai eredményekről kristálytisztán és közérthetően beszélni. Hozzátette, a mérnöki tudomány a felfedező kutatásoktól a mindennapokban megjelenő hasznos innovációkig ívelő híd, az aktuális témák pedig különösen az elevenünkbe vágnak: egészség és energia.

Az első előadást Keserű György Miklós, a Szerves Kémia és Technológia Tanszék egyetemi tanára, a HUN-REN TTK Gyógyszerinnovációs Központ igazgatója tartotta a gyógyszerkutatásokról, azon belül is a rákellenes szerek fejlődéséről. Felidézte, hogy a daganatos megbetegedések okozta halálozások száma itthon 1995 óta mindkét nemnél csökken, de még így is vezető halálok, és a 100 ezer lakosra vetített 328 halálozás jóval magasabb, mint az uniós átlag (247).

A hatékony, de a rákos és az egészséges sejteket egyaránt elpusztító kemoterápia területén a kutatás a specificitásra irányul. Az immunterápiák a szervezet saját védekező rendszerét serkentik, a fehérvérsejtek segítségével küzdve a daganat ellen. Az aktív immunizáció során a beteg saját daganatából készül vakcina, a checkpoint-immunterápia pedig kikapcsolja a rákos sejtek immunsejteket megtévesztő jelzését. A specifikus immunterápia lényege, hogy antitestek szállítják a rákos sejtekhez a kemoterápiás szert, mert felismerik az azok felszínén lévő antigéneket – e megoldás hátránya eddig az volt, hogy változó mennyiségű gyógyszert tartalmazó keveréket eredményez.

Itt lép be a fejlesztésbe a BME-n is zajló rekonjugációs kutatás, amellyel homogén szert lehet előállítani. Sőt, a következő lépésben a módszer alkalmas arra, hogy az antitestekre a lekülönbözőbb, éppen szükséges molekulákat szereljék fel – ily módon utat nyitva a személyre szabott terápiás alkalmazásnak.
Ami azért fontos, mert a különböző betegek daganatai más-más szerekre reagálnak
– magyarázta Keserű György Miklós.
Másodikként Tardy Gábor egyetemi docens, az Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék tanszékvezető-helyettese, a Szennyvíztisztítási Biotechnológiák Kutatócsoport vezetője következett Bioenergia – megújulóenergia-termelés (ős)baktériumokkal című előadásával.

Tardy Gábor ismertette a fermentáció hagyományos alkalmazási területeit az élelmiszeripartól a gyógyszergyártáson át a környezetvédelmi technológiákig. A biológiai szennyvíztisztítás során mikroorganizmusok távolítják el (táplálékként hasznosítva) a szennyező anyagokat, az ebből származó fölös biomassza fermentorokba kerül, így a korábbi mikroorganizmusokból más fajták tápláléka lesz, végül szerves illósavak mellett szén-dioxid és hidrogén képződik.
Ezután metanogén ősbaktériumokkal metánt és szén-dioxidot tartalmazó biogázt lehet előállítani, amelynek ugyan rosszabb a fűtőértéke, mint a földgáznak, és nem is vezethető be a földgázhálózatba, de jól tárolható és égetéssel követlenül hasznosítható. Így lesz például a három nagy budapesti szennyvíztisztító energetikailag önellátó (igaz, a felhasznált biogázuk nemcsak saját biomasszából, hanem máshonnan származóból is készül).
Áramfölöslegből hidrogén
A biogáz feljavításával biometán állítható elő, amely a tulajdonságai alapján már összevethető a földgázzal. A probléma, hogy hidrogén kell hozzá, amelyet vízbontásból nyerhetünk, az pedig drága dolog. Mégis megéri, ha megújuló energiát használunk hozzá az ilyen energiaforrások túltermelési (a fogyasztási igényt meghaladó) időszakaiban.

Tardy Gábor a baktériumokból előállítható energia egy másik területéről is szólt: a mikrobiális üzemanyagcellákról. Ez a technológia azon alapul, hogy az exoelektrogén baktériumok természetes környezetükben fém-oxidokat (rozsdát) lélegeznek. A két elektródterű vagy légkatódos cellákkal kis teljesítményigényű fogyasztók (például meteorológiai bóják vagy kisebb robotok) elektromos ellátása oldható meg.
A baktériumok ugyanakkor használhatók a szennyvíztisztításban, hulladékkezelésben és akár bioszenzorokként is.
A piacon egyelőre azért nem hemzsegnek az ilyen megoldások, mert a méretnövelés nehézkes, a nemesfém katalizátorok pedig drágák. Fontos fejlesztési irány az utóbbiak helyettesíthetősége, vannak már a platinával versenyképes modellek. Az áttöréshez azonban további kutatások szükségesek – mondta Tardy Gábor.
Höfler Lajos, a Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék docense az energiatárolás jövőjéről beszélt. Azzal kezdte, hogy az utóbbi évtizedekben szédületes volt a fejlődés az energiatárolásban, hasonlóan a számítási kapacitás exponenciális növekedéséhez. Az akkumulátoroknál a lítiumionos típusokhoz kapcsolódik a nagy ugrás, mivel a lítium a legkönnyebb fém, és a legkisebb a redukciós potenciálja.

A réteges szerkezetű elektródokkal a biztonságot is sikerült elérni és az ilyen akkumulátorok ára nagyjából a tizedére csökkent az utóbbi években (ezzel párhuzamosan a megújuló energiák élettartamra vonatkoztatott fajlagos energiaköltsége 2019 környékén a fosszilis energiahordozóké alá esett). Az akkukkal kapcsolatban ugyanakkor megmaradt az a probléma, hogy nehéz megbecsülni a hátra lévő élettartamukat, ami például az elektromos autók használtpiacán nagyon fontos kérdés.

A BME Elektrokémiai Kutatócsoportja 2013 óta együttműködik a Volkswagennel az élettartambecslés terén. Numerikus szimulációval, gépi tanulással, nem invazív – elektrokémiai és termokémiai – vizsgálati módszerekkel kísérleteznek, például olyan hőáramszenzorokkal, amelyek egy ezred foknyi hőmérséklet-változást is érzékelnek – számolt be Höfler Lajos.
gp