Водоросли из сточных вод решают две проблемы

Ученые из Университета Райса в одном из первых исследований по использованию муниципальных сточных вод в качестве питательной среды для водорослевых биотоплив обнаружили, что могут легко выращивать высокоценные штаммы маслонасыщенных водорослей, одновременно удаляя более 90% нитратов и более 50% фосфора из сточных вод.

Результаты, основанные на пятимесячном исследовании на очистных сооружениях в Хьюстоне, опубликованы в журнале Algae.

Ведущий автор исследования Минакши Бхаттачарджи отметила, что, хотя индустрия перешла к производству высокоценных продуктов (фармацевтика, БАДы, косметика), она по-прежнему сильно зависит от химических удобрений. Для перехода к крупнотоннажным продуктам, таким как «зеленые» нефтехимические заменители и топливо, необходима устойчивость.

Опираясь на отчет Национального исследовательского совета 2012 года, авторы указывают, что использование сточных вод может решить две проблемы одновременно: сделать производство водорослей устойчивым и помочь в борьбе с загрязнением водоемов питательными веществами (азотом и фосфором) — одной из самых серьезных экологических проблем США.

Соавтор Эван Симанн отметил, что ключевыми нерешенными вопросами были возможность выращивания в открытых резервуарах и адаптация метода для монокультур — предпочтительного процесса для производителей.

Исследование стало возможным благодаря участию Департамента общественных работ и инженерии Хьюстона. В июле 2013 года на одном из городских очистных сооружений были установлены 12 открытых резервуаров по 600 галлонов, которые заполнялись профильтрованными сточными водами. Тестировались различные составы культур: монокультуры маслонасыщенных штаммов и смешанные культуры, включая местные штаммы из хьюстонских бухт. В некоторые резервуары поместили рыбу для контроля численности поедающих водоросли зоопланктона.

«Мы зафиксировали обильный рост водорослей во всех 12 резервуарах, — сказал Симанн. — Наши результаты, вероятно, очень обнадежат производителей, потому что в оптимальном случае показала себя именно предпочтительная для них ситуация — монокультуры без рыбы и без перекрестного загрязнения».

Бхаттачарджи отметила, что для определения экономической эффективности метода нужны дополнительные исследования. Например, водоросли в исследовании Райса удаляли фосфор в 4 раза эффективнее, чем в аналогичном исследовании в Канзасе. Это может быть связано с более высокой средней температурой (примерно на 30°F) в хьюстонских резервуарах.

«Использование сточных вод было бы одним из лучших решений для обеспечения устойчивости алгокультуры, — сказала она. — Если температура является ключевым фактором, то выращивание может быть более экономичным на юго-востоке и юго-западе страны».

Симанн выразил надежду на дальнейшее сотрудничество с городом для изучения этого метода. Кэрол Ла Бреш, руководитель инженерных работ по очистке сточных вод в лаборатории Beltway департамента Хьюстона, подтвердила заинтересованность в разработке инновационных, устойчивых подходов, которые удаляют избыток питательных веществ из сточных вод, одновременно производя водорослевое биотопливо.