Biotechnological processes have an irreplaceable role in the protection of environment. The use of biological processes for the degradation of environmental contaminants, in the environment-friendly mining and other new methods for environmental protection, are among the most dynamically developing biotechnologies. Introductory lectures provide students with general information needed to design specific technologies. Individual groups of environmental contaminants, metabolic degradation pathways and kinetics of biodegradation processes are characterized. The environmental factors affecting these biotechnological processes and the design of the bioremediation process are also explained. Particular examples of bioremediation processes in different types of environment are discussed. Attention is also paid to the use of microorganisms in the bioremediation of heavy metals and mineral mining. Final lectures provide information about the destructive effects of microorganisms on different materials and means for their protection. In the seminar, the students prepare project describing a specific bioremediation process.
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
Biotechnologické procesy mají v ochraně životního prostředí nezastupitelné místo. Využití biologických procesů pro rozklad kontaminantů prostředí, šetrná těžba surovin a další nové metody pro ochranu prostředí patří mezi nejdynamičtěji se rozvíjející biotechnologie. Úvodní přednášky poskytují studentům obecné informace, které jsou nezbytné pro návrh konkrétních technologií. Detailně jsou charakterizovány jednotlivé skupiny kontaminantů životního prostředí, metabolické dráhy jejich rozkladu i kinetika biodegradačních procesů. Podrobně jsou rovněž probrány faktory vnějšího prostředí ovlivňující tyto biotechnologické procesy a postup návrhu bioremediačního procesu. Na konkrétních příkladech jsou probrány bioremediační procesy v různých typech prostředí. Pozornost je rovněž věnována využití mikroorganismů při odstraňování těžkých kovů a těžbě nerostných surovin. Závěrečné přednášky se týkají destruktivních účinků mikroorganismů na různé materiály a možnostech jejich ochrany. V rámci semináře vypracují studenti samostatný projekt, popisující konkrétní bioremediační proces.
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
Course completion requirements -
Course credit requirements: preparation and presentation of a project on a specified topic.
Form of the final examination: oral.
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
Požadavky na splnění zápočtu: vypracování a prezentování projektu na zadané téma.
Z:Jördening, H.-J.: Environmental Biotechnology: Concepts and Applications, Wiley, Weinheim, 2005, ISBN 9783527604289
Last update: Maťátková Olga (28.08.2024)
Syllabus -
1. Introduction - possibilities and current use of biotechnological processes in the environment
2. Contamination of the environment; classification of pollutants; determination of persistent compounds, toxicity
3. Kinetics of biodegradation processes
4. Biochemical pathways of persistent compound biodegradation
5. Characteristics and development of biological agent for bioremediation processes
6. Physico-chemical, biological and engineering aspects of modern bioremediation processes
7. Overview of biotechnological processes for municipal waste treatment
8. Overview of biotechnological processes for industrial waste treatment
9. Bioremediation technology I - soil matrix
10. Bioremediation technology II - water matrix
11. Biofilm - theory of its origin, characteristics, application in bioremediation processes
12. Biotechnological processes for elimination of heavy metals from environment and in mineral mining
13. Phytoremediation - use of plants in bioremediation processes
14. Biodeterioration - biodegradation processes of natural and synthetic materials; technology for their protection
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
1. Úvod - možnosti a současné využití biotechnologických procesů v životním prostředí
2. Kontaminace životního prostředí; klasifikace polutantů; vymezení perzistentních sloučenin, toxicita
3. Kinetika biodegradačních procesů
4. Biochemické dráhy biodegradace perzistentních sloučenin
5. Charakteristika a vývoj biologického činitele pro bioremediační procesy
6. Fyzikálně-chemické, biologické a inženýrské základy moderních bioremediačních procesů
7. Přehled biotechnologických procesů pro čištění komunálních odpadů
8. Přehled biotechnologických procesů pro čištění průmyslových odpadů
9. Bioremediační technologie I – půdní matrice
10. Bioremediační technologie II – vodní matrice
11. Biofilm - teorie jeho vzniku, charakteristika, využití v bioremediačních procesech
12. Biotechnologické procesy pro eliminaci těžkých kovů z prostředí a v těžbě nerostných surovin
13. Fytoremediace – využití rostlin v bioremediačních procesech
14. Biodeteriorace - procesy biologického rozkladu přírodních a syntetických materiálů a technologické možnosti jejich ochrany
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
Learning outcomes -
Students will be able to:
suggest the preparation of a biological agent for effective decontamination
design a biotechnological process for the decontamination of various types of matrix
evaluate the risks associated with the presence of contaminants in the environment and with the proposed biotechnological intervention
Last update: Maťátková Olga (16.04.2025)
Po absolvování tohoto předmětu budou studenti schopni vysvětlit principy biologických technologií využívaných k ochraně jednotlivých složek životního prostředí, analyzovat možnosti jejich aplikace v různých kontextech a porovnat výhody a limity jednotlivých přístupů. Budou schopni vyhledávat a interpretovat odborné informace týkající se bioremediačních projektů a posuzovat jejich technologickou, ekologickou i společenskou relevanci. Získají přehled o aktuálních směrech výzkumu v oblasti environmentálních biotechnologií včetně využití genetického inženýrství, biosenzorů a syntetické biologie. Naučí se formulovat odborné argumenty při diskusi o aplikacích biotechnologií a vyhodnotit základní environmentální, etické a legislativní souvislosti těchto technologií.
Tento předmět rozvíjí zejména kompetence v oblasti aplikace biologických poznatků na technologické procesy, schopnost týmové spolupráce, práci s odbornými zdroji a propojení teoretických znalostí s jejich praktickým využitím v ochraně životního prostředí.
