Материалы будущего, извлекаемые из сточных вод

Исследователи из Университета Ольборга в Дании в сотрудничестве с Орхусским университетом и Делфтским университетом в Нидерландах совершили прорыв в области устойчивого производства материалов. Согласно их исследованиям, преобразование собранной биомассы с очистных сооружений в ценные продукты теперь возможно в промышленном масштабе, открывая новые горизонты для циркулярной экономики и устойчивого развития.

Использование избыточной биомассы полезными способами

Бактерии, которые естественным образом присутствуют в сточных установках, играют ключевую роль в процессе очистки воды и обеспечивают эффективную переработку ресурсов. В результате их жизнедеятельности образуется не только частично очищенная вода, но и ценная биомасса, из которой можно извлекать биополимеры различного назначения. На современных очистных сооружениях содержится несколько сотен различных видов бактерий, каждый из которых производит уникальный тип биополимера с особыми свойствами и характеристиками. Основная задача текущего этапа исследований заключается в точной идентификации существующих бактериальных штаммов, определении производимых ими полимеров, изучении их физико-химических свойств и поиске практических применений для этих материалов.

Исследователи уверены, что биополимеры, извлеченные из биомассы очистных сооружений, могут стать экологичной и устойчивой альтернативой традиционным нефтепродуктам. Дополнительным преимуществом технологии является возможность извлечения из сточных вод фосфора, который включен в список критически важных сырьевых материалов Европейского Союза, а также других ценных минералов, которые могут стать дефицитными в будущем. Как отмечает профессор Пер Халкьер Нильсен с кафедры химии и бионаук Университета Ольборга: «Перспективы этой технологии поистине огромны, поскольку мы берём то, что в настоящее время считается отходами, и преобразуем это в ценные продукты с высокой добавленной стоимостью».

Заполните форму для получения консультации специалиста по водоподготовке

Ваше имя:

E-mail

Сообщение

Я подтверждаю согласие на обработку своих персональных данных.

Поставьте галку

Устойчивая альтернатива полимерам на нефтяной основе

Проект REThiNk (Извлечение внеклеточных полимеров из остатков очистки сточных вод как новый круглый биополимер) сфокусирован на изучении и практическом применении биополимеров — длинных цепей молекул, которые естественным образом производятся живыми организмами, включая различные виды бактерий.

Ключевые преимущества биополимеров:

Экологически чистые и биоразлагаемые
Производятся из возобновляемых источников
Обладают огнеупорными свойствами
Могут заменить синтетические полимеры
Способствуют циркулярной экономике

Исследования показали, что природные полимеры можно эффективно добывать из биомассы, произведённой на очистных сооружениях, что открывает возможности для создания устойчивых альтернатив полимерам на нефтяной основе. Эти биополимеры уже демонстрируют перспективность применения в качестве связующих агентов в бумажной промышленности и производстве строительных материалов. Особенно важно то, что биополимеры с очистных сооружений демонстрируют огнеупорные свойства, что открывает перед ними новые рыночные ниши при условии налаживания их коммерческого и устойчивого производства в промышленных масштабах.

Как собираются биополимеры?

Процесс сбора биополимеров основан на использовании естественных биологических процессов, происходящих на очистных сооружениях. Как объясняет профессор Пер Халкьер Нильсен: «Если говорить кратко, работа с биополимерами направлена на производство большого количества биомассы на очистных сооружениях сточных вод, которая фактически состоит из бактерий, потребляющих все органические вещества, поступающие на очистные сооружения, в результате чего остаётся только чистая вода». Эти биополимеры могут эффективно использоваться в качестве материала для процесса «флокуляции», когда мелкие частицы объединяются в более крупные хлопья и оседают в процессе очистки воды. Эта технология применима не только на очистных сооружениях сточных вод, но и для обработки портовых осадков, озёр и других водоёмов.

Традиционно отходы биомассы либо преобразуются в энергию с помощью биогазовых реакторов, либо используются в качестве сельскохозяйственного удобрения. Однако с ростом глобального спроса на альтернативы нефтяным продуктам исследователи разработали инновационный способ экстракции и сбора биополимеров из биомассы. В рамках проекта REThiNk исследователи успешно извлекли биополимеры, применяя контролируемые изменения pH и температуры воды. Это позволило получить целлюлозу и желатиновые биополимеры, которые могут использоваться для производства различных промышленных продуктов. Учитывая, что сотни тонн бактериальной биомассы производятся ежегодно только на датских очистных сооружениях, исследователи считают вполне реалистичным создание специализированных фабрик по производству биополимеров из этого возобновляемого источника.

Глобальное масштабирование и бактериальный потенциал

Задачи для масштабирования:

Анализ и картирование полимеров на различных очистных сооружениях
Изучение физических свойств для определения областей применения
Строительство пилотных заводов для тестирования технологий
Привлечение инвестиций для коммерциализации

Экологические преимущества

Сохранение морских экосистем - замена водорослей ламинарии, находящихся под угрозой исчезновения
Снижение зависимости от нефти - альтернатива нефтехимическим продуктам
Замкнутый цикл производства - преобразование отходов в ценные продукты
Поддержка биоразнообразия - сохранение морских лесов и экосистем

Как подчеркивает профессор Нильсен: «Мы можем взять 20-30 процентов биомассы и превратить её в биополимеры, которые могут заменить нефтепродукты, но они также заменят водоросли. Сегодня многие биополимеры производятся из водорослей крупных лесов ламинарии, которые находятся под угрозой исчезновения. Таким образом, если мы найдём другие способы извлечения биополимеров, это будет явным преимуществом как для окружающей среды, так и для сохранения биоразнообразия».