Ученые переосмысливают проблему очистки сточных вод
Решения проблем очистки сточных вод сегодня являются стартовой площадкой для более крупной цели — создания микробных систем, которые могут помочь санитарии по всему миру. В последние 5 или 10 лет микробиологи сосредоточились на способах преобразования так называемых потоков отходов обратно в ресурсы, которые потенциально могли бы принести прибыль очистным сооружениям. Ученые хотят, чтобы все заводы по очистке производили энергию с отрицательным значением в отношении выделения парниковых газов. Поэтому необходимо следовать по пути устойчивого развития технологий и методов в этой отрасли.
Не так давно был разработал способ получения метана — мощного парникового газа, вырабатываемого некоторыми анаэробными бактериями, — и превращения его в метанол: жидкость, которую очистные сооружения могут использовать либо в качестве топлива, либо в рамках стандартного процесса удаления нитратов из воды. По словам ученых, хитрость заключается в том, чтобы «уговорить» аэробные азотные циклические бактерии растения провести конверсию метана в метанол в качестве побочной реакции.
Другой популярный вариант: получение класса полимеров, известных как полигидроксиалканоаты (PHAs), путем подачи сточных вод бактериям. Для бактерий это как «жировой запас». Но полимер, если его извлечь и изучить с помощью оборудования для исследований химического анализа сточных вод, он имеет почти те же характеристики, что и полиэтилен. Ключевым отличием является то, что полимер PHA, в отличие от своего более привычного аналога, является биоразлагаемым. Небольшие количества биопластика PHA уже есть на рынке. Но ученые надеются превратить очистные сооружения в основной источник этого вещества. Так, была разработана микробная система для производства PHA из сточных вод. В настоящее время идет работа с заводом в Нидерландах над пилотной демонстрацией этой технологии.
Компания Delft Group также пытается создать рынок для гелеобразного материала, получаемого из гранул Nereda. Это внеклеточный полимер, который бактерии используют для склеивания. Данная технология очистки сточных вод была изобретена Марком ван Лоусдрехтом. Представленный под торговой маркой Kaumera в 2019 году полимер может быть превращен в композиционные материалы, которые являются огнезащитными и водостойкими. До сих пор было найдено несколько нишевых применений, в частности в качестве биологически разлагаемой замены полимеров на масляной основе, используемых для связывания гранул удобрений и покрытия семян.
Но в настоящее время ведутся эксперименты по объединению полимера Kaumera с другим обильным побочным продуктом сточных вод — целлюлозой из туалетной бумаги, чтобы получить прочный, легкий строительный материал. В Нидерландах есть демонстрационная площадка, производящая около 400 тонн Kaumera в год. Ученые планируют преобразовать все органические молекулы в сточных водах в PHA или в Kaumera, в зависимости от того, как осуществляется управление процессом.
