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.
O doc. Mandlovi
Kontaktní informace:
- Kancelář – C05/332
- Telefon – 549 49 5728
- E-mail – mandl@chemi.muni.cz
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
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
Členové skupiny
Mgr. Jiří Kučera, Ph.D. lektor II – 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. Jitka Vechetová, Bc. Pavlína Bláhová
Bakalářští studenti: Anna Huňorová, Ivan Kapusta
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
|
|
Výzkumné projekty
- Optimalizace výroby biogenní kyseliny sírové pro (bio)loužicí procesy v odvětví odpadu (ATCZ291) Hlavním cílem projektu je prokázat vysoký potenciál acidofilních sirných bakterií pro úspornou a účinnou výrobu kyseliny sírové ze síry. Na MU bude v rámci navrhovaného projektu studována substrátová limitace bakteriální tvorby kyseliny sírové a prováděny molekulárně-biologické analýzy.
Přehled všech aktuálních a dokončených projektů je na stránkách MUNI.
Nedávné publikace
Přehled všech publikací lze dohledat na stránkách MUNI.
-
Metal recovery from spent lithium-ion batteries via two-step bioleaching using adapted chemolithotrophs from an acidic mine pit lake
Frontiers in Microbiology, rok: 2024, ročník: 15, vydání: January 2024, DOI
-
Influence of mobile genetic elements and insertion sequences in long- and short-term adaptive processes of Acidithiobacillus ferrooxidans strains
Scientific Reports, rok: 2023, ročník: 13, vydání: 1, DOI
-
Zinc recovery from bioleachate using a microbial electrolysis cell and comparison with selective precipitation
Frontiers in Microbiology, rok: 2023, ročník: 14, vydání: August 2023, DOI
-
Leachability of metals from waste incineration residues by iron- and sulfur-oxidizing bacteria
Journal of Environmental Management, rok: 2021, ročník: 280, vydání: February, DOI