Ключевые слова
микробная биодеградация отходов, компостирование, аэробно-анаэробная конверсия, биоаугментация микробных консорциумов, биофильтрация летучих веществ, микроорганизмы-антагонисты фитопатогенов

Направления исследований

• разработка научных основ технологических процессов твердофазной микробной деградации органических отходов и биофильтрации газовых выбросов
• изучение состава, функций и разнообразия прокариотических и грибных микробных сообществ органических отходов различного происхождения при их переработке
• изучение процессов биофильтрации летучих органических соединений, образующихся при переработке отходов
• изучение и характеристика активных микроорганизмов-деструкторов органических отходов
• исследование активности микроорганизмов компоста против фитопатогенов и получение компостов, обладающих свойством защиты растений
• исследование аэробно-анаэробных микробных процессов твердофазной биодеградации отходов
• моделирование твердофазной биодеградации органических отходов с биофильтрацией газов

Основные методы исследований
Методы химического анализа (газожидкостная хроматография, спектрофотометрия); методы культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов; световая, фазово-контрастная, флуоресцентная и электронная микроскопия; молекулярно-генетические методы идентификации микроорганизмов и микробных сообществ; методы биоинформатики; методы физического и математического моделирования; вегетационные испытания.

Краткая история группы
Проектная команда группы микробных процессов конверсии органических отходов сформировалась в 2019 году на базе лаборатории микробиологии антропогенных мест обитания в рамках реализации нового для лаборатории направления исследований – аэробной твердофазной деградации отходов. Проектная команда была преобразована в группу микробных процессов конверсии органических отходов в 2021 году.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Фундаментальные исследования:
Установлено влияние неоптимальных значений влажности и отношения C/N смеси пищевых и агроотходов на развитие микробного сообщества при компостировании и качественные показатели готового компоста. Впервые показана наибольшая активность нитрификации в высокотемпературную стадию процесса.

Прослежена динамика изменения химических форм азота под воздействием микроорганизмов цикла азота и выявлены закономерности сукцессии сообщества микроорганизмов при компостировании обезвоженных анаэробного сброженных осадков сточных вод.

Впервые подробно охарактеризована сукцессия микробного сообщества при компостировании механически сортированной органической фракции твердых коммунальных отходов (мс-ОФТКО). Получена лабораторная коллекция микроорганизмов, активно вовлеченных в аэробную твердофазную деградацию мс-ОФТКО.

Показано сохранение активности метаногенных архей смеси осадка сточных вод и растительных отходов после длительного высокотемпературного компостирования.

Гранты группы:

• Соисполнители проведения прикладных научных исследований (выполнения проекта) по лоту шифр 2017-14-576-0053 по теме: «Создание комплексной ресурсосберегающей экобиотехнологии для получения биогаза с высоким содержанием метана и биоудобрений с повышенной агрономической ценностью путем переработки возобновляемого сырья — органических отходов, в анаэробных биореакторах нового поколения с применением интенсифицирующего микробный метаногенез электрофизического воздействия, использованием процессов нитрификации-анаммокс для очистки жидкой фракции от азота и компостирования твердых отходов в условиях пониженной аэрации». Уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI60417X0190. Соглашение №14.604.21.0190 с Минобрнауки России. Срок выполнения: 2017-2019 гг.
• Исполнители проекта 18-29-25035 мк «Разработка научных основ управляемого интенсивного компостирования органической фракции твердых бытовых отходов в твердофазном биореакторе с биофильтрацией отходящих газов» гранта Российского фонда фундаментальных исследований. Срок выполнения: 2018-2022 гг.
• Руководитель и исполнители проекта «Новая стратегия получения биокомпоста с заданными свойствами на основе исследований кинетики роста микроорганизмов, материально-энергетического баланса и прогнозирования биотехнологии с использованием динамической имитационной модели» гранта 075-15-2020-907, предоставленного в рамках государственной поддержки создания и развития Научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего». Срок выполнения: 2020-2024 гг.
• Руководитель и исполнители проекта 23-24-00237 «Особенности биоразложения структурно-модифицированного полилактида при управляемом компостировании пищевых отходов» гранта Российского научного фонда. Срок выполнения: 2023-2024 гг.

СОСТАВ ГРУППЫ

Стажеры:

1. Меньшова Серафима Сергеевна, smenshova00@mail.ru
2. Мольдон Иван Александрович, moldon.ivan@mail.ru
3. Острикова Валерия Валерьевна, v-ostrikova@mail.ru

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1. Ivanov, Y.A., Mironov V.V. Test results In-vessel composting system at the cattle farm located in the central part of Russia. Agricultural Mechanization in Asia, Africa, and Latin America. 2018. V. 49. 3. P. 86-90. https://www.webofscience.com/wos/woscc/full-record/WOS:000448634400013
2. Nozhevnikova, A.N., Mironov V.V., Bochkova E.A., Litti Yu.V., Russkova Yu.I. Composition of a Microbial Community at Different Stages of Composting and the Prospects for Compost Production from Municipal Organic Waste (Review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2019. V. 55. P. 199–208. https://doi.org/10.1134/S0003683819030104
3. Mironov V.V., Bochkova E.A., Gannesen A.V., Vanteeva A.V., Russkova Yu.I., Nozhevnikova A.N. Dynamics of Biological Processes during Composting of Anaerobically Digested Wastewater Sludge. Microbiology. 2020. V. 89. P. 470–482. https://doi.org/10.1134/S0026261720040086
4. Mironov V., Vanteeva A., Merkel A. Microbiological Activity during Co-Composting of Food and Agricultural Waste for Soil Amendment. Agronomy. 2021. 11(5): 928. https://doi.org/10.3390/agronomy11050928
5. Mironov, V., Vanteeva A., Sokolova D., Merkel A., Nikolaev Y. Microbiota Dynamics of Mechanically Separated Organic Fraction of Municipal Solid Waste during Composting. Microorganisms. 2021. 9(9): 1877. https://doi.org/10.3390/microorganisms9091877
6. Zhou Chen, Yanzeng Li, Yanyan Peng, Vladimir Mironov, Jinxi Chen, Huixia Jin, Shenghua Zhang. Feasibility of sewage sludge and food waste aerobic co-composting: Physicochemical properties, microbial community structures, and contradiction between microbial metabolic activity and safety risks. Science of The Total Environment. 2022. V. 825. 154047. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154047
7. Mironov, V.V., Trofimchuk E.S., Zagustina N.A., Ivanova O.A., Vanteeva A.V., Bochkova E.A., Ostrikova V.V. and Zhang S. Solid-Phase Biodegradation of Polylactides (Review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2022. V. 58(6) P. 667–678. https://link.springer.com/article/10.1134/S0003683822060102

1. Анализ общих и санитарных микробиологических и агрохимических показателей органических отходов и биокомпостов
2. Создание консорциумов активных микроорганизмов-деградантов органических отходов.
3. Оценка биологической стабильности отсева ТКО (отсева грохочения твердых коммунальных отходов при их сортировке) при его компостировании. Испытания позволяют косвенно оценить потенциальный риск микробиологического самонагревания, образования запаха, привлечения переносчиков инфекционных болезней и т.д. Методика испытаний соответствует действующему Европейскому стандарту SIST EN 15590:2011
4. Разработка Технических условий на биокомпосты и техногенные грунты, полученные методом промышленного компостирования органического сырья/отходов
5. Разработка Технологических регламентов на утилизацию органических отходов и производство готовой продукции из отходов
6. Экспертиза новых технологий утилизации и обезвреживания биологически разлагаемых органических отходов
7. Экспертиза существующих технологий и производств в сфере утилизации и обезвреживания биологически разлагаемых органических отходов
8. Разработка рекомендаций по оптимизации процесса твердофазной биодеградации отходов.