Přejít k obsahu | Přejít k hlavnímu menu | Přejít k vyhledávání

Environmentální biotechnologie

Studium bakteriální oxidace a redukce železa a anorganických sirných látek na buněčné a enzymové úrovni ve vztahu k aktivitě acidofilních chemolitotrofních bakterií v biohydrometalurgii a životním prostředí.

doc. Ing. Martin Mandl, CSc.

Vedoucí skupiny

Martin Mandl studoval chemii zakončenou specializací „biochemická technologie“ v Bratislavě. Na zdejší pracoviště pak nastoupil v roce 1988. Na ústavu se doc. Mandl věnuje studiu chemolitotrofních mikroorganismů se zájmem o jejich aplikace v bioloužení. V součastnosti je také doc. Mandl garantem profesního studijního programu Biotechnologie.

MUNI | ResearchGate

O doc. Mandlovi

Kontaktní informace:

  • Kancelář – C05/332
  • Telefon – 549 49 5728
  • E-mail – mandl@chemi.muni.cz

Pedagogická činnost

  • C7872 Aplikovaná biostatistika
  • C6211 Biotechnologie
  • C8111 Bioinženýrství
  • CDB a CA Oborový seminář z biochemie
  • C9320 Metody biochemického výzkumu
  • C7877 Praxe z biotechnologie

Vzdělání

  • 1998 – docent Biochemie, PřF MU
    • Metabolismus bakterie Thiobacillus ferrooxidans v biotechnologii a ekologii
  • 1992 – CSc., Chemicko-technologická fakulta, STU Bratislava
  • 1978 – Ing., Biochemická technologie, Chemicko-technologická fakulta, STU Bratislava

Univerzitní aktivity

  • Garant magisterského programu Biotechnologie
  • Člen Oborové rady a Oborové komise Biochemie
  • Člen Programové rady pro biochemické obory
  • Člen Volební a mandátové komise ASMU

Mimouniverzitní aktivity

  • Čestný člen stálého výboru „International Biohydrometallurgy Symposium“
  • Člen Rady Biotechnologické společnosti v ČR
  • Člen Československé společnosti mikrobiologické

Akademické stáže

  • INRA (Francie) – 2013, 2015, 2017
  • Delft University of Technology (Nizozemí) – 1995
Obr. 1 | Bioloužení sulfidových minerálů pomocí acidofilních chemolithotrofních mikroorganismů (A). Energetický metabolismus modelové acidofilní chemolithotrofní bakterie Acidithiobacillus ferrooxidans v aerobním a anaerobním prostředí (B).

Oblast výzkumu

Naše výzkumné cíle se zabývají studiem chemolithotrofních acidofilních bakterií a jejich role v oxidaci sulfidových minerálů. Tyto bakterie se používají v biohydrometalurgii ke získávání cenných kovů z chudých rud a koncentrátů (Obr. 1). Nejdříve dochází k bio-extrakci kovů z minerálů a poté k jejich separaci z kyselého loužicího roztoku, nejčastěji elektrolýzou po jejich extrakci organickým rozpouštědlem a re-extrakci do vody. Vedle průmyslových procesů vede spontánní abiotická i biotická oxidace sulfidových minerálů v opuštěných dolech a důlních odpadech ke tvorbě kyseliny sírové a mobilizaci toxických kovů s negativním dopadem na životní prostředí.

Kromě základního studia biochemických mechanismů bakteriální oxidace a redukce anorganických substrátů se naše výzkumné cíle týkají i aplikovaných environmentálních studií v postižených oblastech po klasické těžbě s nedokonalou revitalizací krajiny. Podílíme se na vývoji a optimalizaci inovativních energeticky nenáročných bioloužicích procesů šetrných k přírodnímu prostředí, jako jsou např. postupy pro získávání cenných kovů ze sekundárních zdrojů – elektroodpad a produkty spalování městského a průmyslového odpadu (popel a struska).

Hlavní cíle výzkumu

  • Molekulární detekce acidofilních sirných bakterií
  • Kinetika bioprocesů
  • Studium bakteriálního metabolismu pomocí omických metod
  • Charakterizace enzymů zapojených do biologického loužení
  • Genetické inženýrství bioloužicích mikroorganismů
  • Bioloužení sulfidových a jiných odpadů
Bez popisku

Členové skupiny

Mgr. Jiří Kučera, Ph.D. Odborný asistent – MUNI | WOS | RG

  • Kancelář – C05/334
  • Telefon – 549 49 4628
  • E-mail – jiri.kucera@sci.muni.cz

Doktorandi: Mgr. Lenka Jurasová, Ing. Matěj Masař
Diplomanti: Bc. Anna Huňorová, Bc. Ivan Kapusta
Bakalářští studenti: Zdena Vilhanová, Magdalena​​ Votápková 
Laborantka: Hedvika Říčánková

Absolventi doktorského studia: Pavla Češková, Iva Bartáková, Jiří Kučera, Blanka Pokorná-Omesová, Eva Pakostová, Jitka Kašparovská, Šárka Bořilová.

 

Metodické přístupy

  • Kultivace a produkce – bioprocesy zprostředkované bakteriemi a kvasinkami vedené v různých laboratorních zařízeních až po úroveň bioreaktorů (Labfors 5, Techfors, Biostat B-DCU).
  • Biochemické metody – izolace, separace, purifikace a identifikace biomolekul (ultrafiltrace, ultracentrifugace Beckman-Coulter Optima XPN-90, 1-D a 2-D gelová elektroforéza, ÄKTA pure 25 M FPLC, Agilent HPLC), enzymová kinetika (UV/VIS spektrofotometrie).
  • Molekulárně-biologické metody a metody genetického inženýrství – PCR, qPCR, RT-qPCR, hybridizace, imunodetekce, analýza fragmentů, sekvenování, klonování, transformace, mutageneze, protein-proteinové interakce.
  • Omické metody – genomika a transkriptomika (NGS), proteomika a metabolomika (UHPLC-MS/MS).
  • Biotechnologické metody – heterologní exprese proteinů (Escherichia coli, Pichia pastoris), bioloužení odpadů.

Mezinárodní a tuzemské spolupráce

  • Laboratory of Microbial Ecophysiology, Fundación Ciencia & Vida, Chile – Raquel Quatrini
  • Institute of Environmental Biotechnology, BOKU, Austria – Georg Gübitz
  • Institute of Waste Management and Circularity, BOKU, Austria – Christian Zafiu
  • Goodman School of Mines, Laurentian University, Canada – Eva Pakostova
  • School of Natural Sciences, Bangor University, GB – D. Barrie Johnson
  • Department of Microbiology, Ohio State University, USA – Olli H. Tuovinen
  • K1-MET GmbH, Austria
  • MIRARCO Mining Innovation, Canada
  • KERKOSAND spol s.r.o., Slovakia
      • Ústav biochemie, Masarykova univerzita – Jan Lochman, Pavel Bouchal, Kateřina Dadáková
      • Ústav chemie, Masarykova univerzita – Tomáš Vaculovič
      • Ústav geologických věd, Masarykova univerzita – Josef Zeman a Dalibor Všiansky
      • Centrální laboratoř Proteomika, CEITEC, Masarykova univerzita – Zbyněk Zdráhal
      • Laboratoř Interakce a krystalografie biomolekul,​ CEITEC, Masarykova univerzita – Josef Houser
      • Provodínske písky a.s.
Bez popisku

Výzkumné projekty

Od odpadu ke zdroji - Recyklace popela z čistírenských kalů na rostlinné hnojivo bohaté na fosfáty (PHOS4PLANT)

  • Kód projektu: ATCZ00043
  • Období řešení: 05/2024 – 04/2027
  • Program: Interreg Rakousko - Česko 2021–2027

Fosfor je nezbytným prvkem pro všechny živé organismy. Celosvětové zásoby fosforu jsou však omezené, a proto se recyklaci fosforu věnuje velká pozornost. Vzhledem k značnému významu v průmyslové výrobě hnojiv a potravinářském průmyslu a silné závislosti na dovozu je fosfor na seznamu kritických surovin EU. Popel po spalování odpadních čistírenských kalů je jedním z nejslibnějších druhotných zdrojů, protože obsahuje značné množství fosforu. Nevýhodou popela jako sekundárního zdroje fosforu je přítomnost těžkých kovů. Projekt PHOS4PLANT má za cíl optimalizovat procesy spalování čistírenských kalů a získat fosfor z popela pomocí biologického loužení. Pomocí bioelektrochemických procesů a frakčního srážení se z biologického výluhu oddělí těžké kovy a získaný biologicky dostupný fosfor bude aplikován jako hnojivo do půdy s vybranými užitkovými rostlinami. Poté budou sledovány růstové parametry jejich kořenového systému a nadzemní části stejně jako obsah těžkých kovů a mikrobiální diverzita v půdě a rostlinách.

Přehled všech aktuálních a dokončených projektů je na stránkách MUNI.

Nedávné publikace

Přehled všech publikací lze dohledat na stránkách MUNI.

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info