Материалы будущего можно извлекать из сточных вод
Исследователи нашли способ революционно изменить применение биомассы с очистных сооружений. Биополимеры из бактерий могут стать устойчивой альтернативой нефтепродуктам, а из сточных вод также можно извлекать фосфор и другие минералы. Согласно новой научной статье, исследования продвинулись настолько, что готовы к промышленному производству и практическому применению. Исследование опубликовано в журнале Current Opinion in Biotechnology.
"Перспективы огромны, потому что вы берете то, что сейчас является отходом, и делаете из него высокоценные продукты."
Так профессор Пер Халькьер Нильсен из Департамента химии и бионаук Орхусского университета (Дания) комментирует результаты проекта, который по-новому использует избыточную биомассу на очистных сооружениях. Ключевой элемент — биополимеры, длинные цепи молекул, производимые живыми организмами, включая бактерии.
Сегодня во многих сферах (пластмассы, текстильные волокна, клеи, краски) используются синтетические полимеры, производимые нефтехимической промышленностью из сырой нефти. Однако будущее производство биополимеров на очистных сооружениях позволит получать устойчивую альтернативу нефтепродуктам из отходов.
"Коротко говоря, работа с биополимерами — это о производстве большого количества биомассы на очистных сооружениях, которая, по сути, является бактериями, поглощающими всё, что поступает на станцию, чтобы оставалась только чистая вода".
Ежедневно производится много тонн такой биомассы. Обычно её перерабатывают в биогазовом реакторе для получения энергии. Значительная часть бактерий состоит из биополимеров — клейкого материала вокруг них, который востребован в промышленности как устойчивая альтернатива.
Применение биополимеров:
- Связующее вещество в бумаге и строительных материалах.
- Материал для флокуляции (слипания и осаждения мелких частиц) при очистке воды в портовых отложениях, озерах и на очистных сооружениях.
- Дополнительный бонус: биополимеры из сточных вод проявляют огнезащитные свойства.
Таким образом, существует большой потенциальный рынок, если производство будет коммерчески и экологически устойчивым. Проект REThiNk подтверждает такую возможность.
Технология и потенциал:
На очистных сооружениях обитают сотни видов бактерий, производящих множество типов биополимеров с разными свойствами. Бактерии используют их как клей для образования колоний и закрепления на поверхностях.
Эти биополимеры можно извлекать, изменяя pH и температуру воды, получая целлюлозу и гелеобразные биополимеры для различных промышленных продуктов. Ожидается создание фабрик по производству биополимеров на датских очистных сооружениях. Потенциал огромен: только в Дании ежегодно производится сотни тысяч тонн бактерий.
Дополнительная выгода — извлечение ресурсов:
Из поступающих сточных вод также можно добывать минералы и другие ценные компоненты, например, фосфор, который включён ЕС в список критически важного сырья, дефицитного в будущем.
Цели проекта REThiNk:
- Заложить основу для промышленного масштабирования в краткосрочной перспективе.
- Обеспечить революцию в переработке биомассы с очистных сооружений по всему миру.
- Провести картирование бактерий на очистных сооружениях мира, чтобы прогнозировать их роль в производстве биополимеров, извлечении фосфора и т.д.
"Существует большой потенциал, если компании увидят, что продукт можно использовать, и захотят инвестировать в его тестирование и разработку. Для этого нам необходимо построить пилотные установки, чтобы производить не граммы, а килограммы, а через несколько лет — многие тонны".
"Мы можем превратить 20–30% биомассы в биополимеры, заменяющие нефтепродукты. Фактически это также заменяет водоросли. Сегодня многие биополимеры производят из водорослей крупных лесов ламинарии, которым угрожает опасность. Поэтому если мы найдем другие способы получения биополимеров, это явное преимущество для окружающей среды и биоразнообразия".
В проекте REThiNk Орхусский университет сотрудничает с Делфтским университетом (Нидерланды) и Орхусским университетом (Дания).