未来的材料可以从废水中提取

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一组研究人员正在彻底改变污水处理厂生物质的用途。细菌产生的生物聚合物可以成为石油基产品的可持续替代品,还可以从污水中获取磷和其他矿物质。一篇新的科学文章称,这项研究目前进展顺利,已准备好进行工业生产和实际使用。这项研究发表在《生物技术当前观点》杂志上。

“其前景十分广阔,因为你可以利用当前的废弃物制造出高价值的产品。”

丹麦奥尔堡大学化学与生物科学系教授 Per Halkjær Nielsen 就一项研究项目的结果发表了上述看法,该项目以新的方式利用了污水处理厂的剩余生物质。该项目的重点是生物聚合物,它可以被描述为由包括细菌在内的生物体产生的相互结合的长链分子。

如今,石油化工行业用原油生产的合成聚合物用途广泛,包括塑料、纺织纤维、粘合剂和涂料。但随着未来污水处理厂生产生物聚合物,将有可能从废品中提取出可持续的石油基聚合物替代品。

“简而言之,生物聚合物的研究就是在污水处理厂生产大量的生物质,这些生物质实际上是细菌,它们会吃掉进入处理厂的所有物质,只留下纯净的水,”尼尔森教授解释道。

“每天,都会产生数吨生物质,具体取决于处理厂的规模,这些生物质通常在沼气反应器中转化,以便从中获取能量。大部分细菌由生物聚合物组成,即它们周围的粘合材料,生物聚合物作为石油基聚合物的可持续替代品,在工业中备受青睐。”

生物聚合物可用作纸张和建筑材料的粘合剂,也可用作絮凝材料,小颗粒聚集在一起并沉淀,作为港口污泥、湖泊和污水处理厂水净化的一部分。额外的好处是,污水处理厂的生物聚合物似乎具有阻燃性。因此,如果生物聚合物能够以可持续的方式进行商业化生产,那么它们将拥有巨大的市场,而且根据研究项目 REThiNk 的说法,这种潜力是存在的。

在污水处理厂中,有数百种不同的细菌,它们会产生多种具有不同特性的生物聚合物。这些细菌利用生物聚合物作为粘合剂形成菌落并粘附在表面上,这样它们就不会被冲出处理厂。

这些生物聚合物可以通过改变水的 pH 值和温度来提取,从而产生可用于各种工业产品的纤维素和凝胶状生物聚合物。人们期望能够创建从丹麦废水处理厂生产生物聚合物的工厂,而且潜力巨大,因为仅在丹麦每年就生产数十万吨细菌。

另外一个好处是,可以从到达处理厂的废水中获取矿物质和其他有价值的成分,例如磷,而磷在欧盟的关键原材料清单上,未来可能难以获得。

REThiNk 项目的目标是在短期内为工业规模扩大奠定基础,以便从长远来看,在世界各地(而不仅仅是丹麦)的污水处理厂回收生物质方面掀起一场真正的革命。它还需要绘制世界各地污水处理厂的细菌图谱,以便预测每种细菌如何在生物聚合物生产、磷提取等方面发挥作用。

“如果公司发现产品有用途,并愿意投资测试和开发,那么产品就有巨大的潜力。这就要求我们建造中试规模的工厂,这样我们不仅可以生产几克,还可以生产几公斤,几年后可以生产几吨。”

Per Halkjær Nielsen 指出:“我们可以利用 20% 至 30% 的生物质,将其转化为可替代石油产品的生物聚合物,但实际上它也替代了海藻。如今,许多生物聚合物都是从濒临灭绝的大型海藻森林中的海藻中生产的。因此,如果我们能找到其他方法来提取生物聚合物,这对环境和生物多样性来说也是一种明显的优势。”

在REThiNk项目中,奥尔堡大学正在与荷兰代尔夫特大学和奥胡斯大学进行合作。

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