English
Třeboňské pracoviště Mikrobiologického ústavu AV ČR se nachází ve třetím roce realizace projektu Algatech – výstavba a provoz nového vědecko-výzkumného centra řasových biotechnologií. Na investiční a vědeckovýzkumnou část získalo dotaci ve výši 133 milionů korun z Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace. Realizační fáze projektu, který byl připravován od 1. května 2009, začala 1. ledna 2011. Cílem je vyvinout nová kultivační zařízení a postupy zpracování řasové biomasy pro výrobu biopaliv, krmiv, potravinových doplňků a cenných látek. Projekt se však zaměřuje i na výzkum v oblasti fotosyntézy, vývoj nových měřicích přístrojů a výchovu studentů.
3D model zobrazuje levou a pravou větev přízemí přístavby historické budovy Opatovického mlýna – v levé části se nacházejí nové laboratoře fotosyntézy, v pravé biotechnologie, včetně poloprovozní fermentační haly se zpracovatelskou linkou.
Nosným tématem třeboňského výzkumu byly a dodnes jsou řasy a sinice. Výzkum se v současnosti zaměřuje především na sledování jejich základních životních procesů. Je to právě proces fotosyntézy, který přeměňuje sluneční energii na formu organickou, a je tak základem života na naší planetě, na němž se řasy a sinice podílejí z globálního hlediska zhruba polovinou; druhou zajišťují suchozemské rostliny. Nový úspěšný směr představuje studium fotosyntetických bakterií v mořích a oceánech. Důležité je též porozumět procesům, které umožňují správný růst a dělení řasových buněk. Řasové biotechnologie řeší současné problémy – namísto využití řas jako potraviny se o nich v současnosti uvažuje především jako o zdroji obnovitelné energie a o možnosti využití jako biopalivo. Praktický význam mají i nejrůznější cenné látky, jež obsahují zejména sinice. Tyto látky, které se v laboratoři MBÚ izolují a charakterizují, mohou být využity v medicíně. Výzkum v Opatovickém mlýně zahrnuje i vývoj nových přístrojů, které se vyrábějí ve spolupráci s českými firmami, a metodických postupů pro sledování fotosyntézy.
Aktivity projektu Algatech (wwww.alga.cz) se rozdělují na investiční a vědecko-výzkumné. K investičním patří rekonstrukce a dobudování přístavby k původnímu historickému objektu Opatovického mlýna. Protože střední část přístavby již vznikla v rámci projektu Interreg IIIA a s podporou Akademie věd, v projektu Algatech se rekonstruovaly biotechnologické laboratoře, vznikla nová technologická hala a nový přízemní pavilon laboratoře fotosyntézy. Původní barokní mlýnici přestavěl Mikrobiologický ústav na laboratorní prostory pro molekulární biologii a analytické metody. Součástí investiční části je rovněž nákup a instalace potřebné moderní technologie.
Vědecko-výzkumná část projektu je realizována čtyřmi výzkumnými programy. Hlavním cílem prvního je navrhnout a vybudovat různé typy laboratorních fotobioreaktorů (objem do 100 l) a především vysoce produkční, automatizovanou venkovní jednotku o rozloze 100 m2 pro testování autotrofního růstu mikrořas s možností nastavení růstových podmínek, jež ovlivňují složení biomasy. Novou kultivační plošinu uvedl ústav do provozu letos v červenci. Výsledkem velkoobjemové kultivace bude produkt o požadovaném chemickém složení včetně vypracování postupu jeho komplexního zpracování. Dalším výstupem bude biomasa obsahující látky vhodné pro výrobu kapalných biopaliv (lipidy, uhlovodíky aj). Součástí programu je rovněž výzkum v oblasti fotosyntézy.
Druhý program se zaměří na zvýšení produkce a snížení ceny řasové biomasy heterotrofním způsobem – a to s využitím kmenů řas schopných růst heterotrofně na organickém substrátu bez nutnosti osvětlení. Cílem je získat biomasu o požadovaném chemickém složení včetně vypracování postupu jejího komplexního zpracování se zaměřením na izolaci cenných látek. Součástí programu je také navrhnout a sestavit inovovanou technologickou základnu heterotrofní kultivace mikrořas.
Aktivity třetí výzkumné oblasti chtějí prohloubit teoretické znalosti fotosyntézy fototrofních mikroorganismů. Další se týkají především vývoje a testování nových optických metod ekofyziologie fytoplanktonu a metod pro určení primární produkce ve sladkovodním prostředí. Obecným cílem bude například vývoj nového měřicího systému primární produkce ve sladkých vodách (především v přehradních nádržích).
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Jiří Masojídek při uvedení nové kultivační plošiny do provozu Areál Opatovického mlýna
Čtvrtý program se zabývá výzkumem obecných mechanismů buněčného dělení a růstu zelených řas a řízenou manipulací buněčného cyklu za účelem produkce energetických rezerv. Vědci dále sledují i možnost, jak využít řasy pro oddělení některých látek z odpadů – například cenných prvků vzácných zemin.
Výsledky a výstupy výzkumných programů využijí jak akademická pracoviště a univerzity v České republice a zahraničí, tak i firmy, jež působí v oblasti přípravy potravinových doplňků ve zdravé výživě (nutraceutika), krmivářství včetně akvakultur, kosmetiky, speciálních chemikálií a cenných látek. Dále také domácí a zahraniční společnosti zabývající se vývojem a výrobou vědeckých přístrojů a organizace, jež se zaměřují na monitoring kvality vody. Jelikož většina spolupracujících firem nedisponuje kapacitami na vlastní výzkumnou činnost, předpokládá se, že inovační výstupy v oblasti technologie heterotrofní produkce mikrořas včetně přípravy produktů této technologie rozšíří firmám možnosti aplikace řasové biomasy. Rozšířením nabídky řasových produktů nové generace – například biomasy obohacené některými stopovými prvky (Se, Zn, Cr), karotenoidy, vitaminy, polynenasycenými mastnými kyselinami apod. – si spolupracující firmy mohou upevnit postavení na trhu. Přínosem pro uživatele budou také nové měřicí postupy, přístroje a poznatky z oblasti fotosyntetických mikroorganismů a jejich role v prostředí.
K datu ukončení provedení projektu (31. prosince 2014) bude v Centru Algatech působit více než 50 zaměstnanců, z čehož přibližně polovinu utvoří noví pracovníci; v následujících letech by se jejich počet kvůli novému výzkumnému programu měl ještě navýšit. Již v současnosti se podařilo tento indikátor bohatě naplnit – prostřednictvím dalších navazujících projektů z Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost působí v Centru Algatech více jak 15 nových postdoktorandů i zkušených vědců z celého světa. Jelikož se výzkumní pracovníci třeboňského pracoviště zapojují do výuky bakalářských, magisterských a doktorandských studijních programů Jihočeské univerzity a navíc v každé místní laboratoři bádají doktorandi, může vedení centra podchycovat schopné studenty a posléze jim umožnit, aby se do vědeckých projektů samostatně zapojili.
Foto: Archiv MBÚ AV ČR
Přestavba barokní mlýnice na moderní laboratoře
Předpoklad, že Algatech bude v provozní fázi úspěšný a ekonomicky udržitelný, vychází z více než 50leté tradice výzkumu na pracovišti MBÚ v Třeboni a jeho provázanosti s praxí – již od počátku zde existují přirozené a silné vazby na aplikační sféru. Odbourat prostorové a technologické limity, na něž badatelé v posledních letech naráželi, napomohl právě podpořený projekt.
Centrum řasových biotechnologií vzniká v příhodné lokalitě, která na sebe váže zvýšenou koncentraci odborného potenciálu lidských zdrojů. Kromě zmíněné spolupráce s JU je pracoviště součástí tzv. Biotechnologického mikroregionu Třeboňsko-Novohradsko; v Nových Hradech sídlí Ústav systémové biologie a ekologie AV ČR a Ústav komplexních studií JU, v Třeboni spolupracujeme s Botanickým ústavem AV ČR i dalšími komerčními i nekomerčními subjekty, jimž můžeme k využití předávat výsledky svých výzkumů.
ONDŘEJ PRÁŠIL a PETRA PFEIFEROVÁ,
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
