ISSN 2410-7751 (Print)
ISSN 2410-776X (Online)
License CC-BY.
Biotechnologia Acta Т. 19, No. 4, 2026
P. 19-42, Bibliography 106, Engl.
UDC 579.26:628.3:577.1
doi: https://doi.org/10.15407/biotech19.04.019
БІОПЛІВКИ В БІОЕНЕРГЕТИЦІ ТА ЕКОБІОТЕХНОЛОГІЇ: ІСТОРІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ
Д. КОЛТИШЕВА (HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-8003-8556)
К. ЩУРСЬКА (HTTPS://ORCID.ORG/0000-0003-4440-3365)
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Історична зміна парадигми від вивчення планктонних бактерій до розуміння захисного матриксу позаклітинних полімерних речовин (ППР) докорінно змінила екологічну біотехнологію. Біоплівки,які колись вважалися експлуатаційними перешкодами, сьогодні визнані високоорганізованими мікробними консорціумами та важливими інструментами для сучасного очищення стічних вод, біоремедіації та сталого біоенергетичного виробництва.
Мета. Це дослідження спрямоване на аналіз еволюції знань про біоплівки: від ранніх спостережень до їхньої сучасної ролі в біоелектрохімічних системах та нітрифікації, і, що дозволяє окреслити майбутні перспективи застосування мікробних консорціумів.
Матеріали й методи. Проведено всебічний теоретичний синтез сучасної літератури з акцентом на динаміку матриксу ППР, просторову стратифікацію в гранульованих і мембранних біореакторах та прямий міжвидовий перенос електронів (ПМПЕ). Аналіз охоплює структурні дані про метаногенні археї, екзоелектрогени (наприклад, Geobacter) та ризосферні біоплівки у штучних водно-болотних угіддях — мікробних паливних елементах (ШВБУ-МПЕ).
Результати. Інженерія біоплівок використовує просторові градієнти субстрату для полегшення синтрофного метаболізму, що істотно покращує видалення азоту за допомогою процесів ANAMMOX та максимізує вихід метану. Матрикс ППР функціонує як хімічний буфер проти токсичного стресу та як електропровідний каркас. У біоелектрохімічних системах цитохроми типу c та флавіни забезпечують ефективний перенос електронів на великі відстані. Крім того, опосередкований біоплівками горизонтальний перенос генів та маніпулювання відчуттям кворуму (quorum sensing) покращують біодеградацію стійких ксенобіотиків, біомінералізацію важких металів та деполімеризацію пластику.
Висновки. Перехід до цілеспрямованого конструювання архітектури біоплівок з використанням принципів синтетичної екології суттєво інтенсифікує відновлення ресурсів довкілля. Управління матриксом ППР перетворює традиційну біологічну очистку на надійні, саморегульовані біотехнологічні системи, здатні до безперервного та сталого генерування енергії в мінливих умовах навколишнього середовища.
Ключові слова: біоплівка, біотехнологія, мікроорганізми, біоремедіація, біоенергетика, відчуття кворуму, очищення стічних вод.
© Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, 2026