Использованные пивные дрожжи помогут очистить воду загрязненную свинцом и другими тяжелыми металлами, попадающими в окружающую среду в результате отходов от электроники и выбросов при добыче полезных ископаемых.
По данным международной исследовательской группы, возглавляемой Массачусетским технологическим институтом, отходов дрожжей, выброшенных с одной пивоварни в Бостоне, может хватить для очистки всего городского водоснабжения этого города.
В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, ученые объясняют, что такая экологически чистая система очистит воду и поможет собрать вредные отходы.
В своем исследовании команда отмечает, что в США огромное количество водных ресурсов подвержены воздействию кислой шахтной дренажной воды, богатой тяжелыми металлами, что является основным источником загрязнения воды в стране. И в отличие от органических загрязнителей, большинство из которых, в конечном итоге, могут быть расщеплены, тяжелые металлы не подвергаются биологическому разложению. Мало того, они могут сохранятся продолжительное время и имеют свойство накапливаться в организме человека и животных . Эти металлы либо невозможно, либо очень дорого полностью удалить обычными методами, такими как химическое осаждение или мембранная фильтрация.
Патриция Статату, член команды исследователей, в заявлении для СМИ:
Нам нужно не просто свести к минимуму содержание свинца; нам нужно исключить его из питьевой воды.
Дело в том, что обычные процессы очистки делают это неэффективно, когда начальные концентрации, которые они должны удалять, низки (в масштабе одна часть на миллиард и ниже). Они либо не в состоянии полностью удалить эти небольшие количества, либо для этого потребуется большое количество энергии, либо в процессе очистки производятся новые токсичные побочные продукты
Роль S. cerevisiae
Решение, изученное командой Массачусетского технологического института, не является новым — процесс, называемый биосорбцией, при котором для удаления тяжелых металлов из воды используется неактивный биологический материал, и он известен уже несколько десятилетий. Однако процесс был изучен и охарактеризован при гораздо более высоких концентрациях (более чем на одну часть на миллион).
Наше исследование демонстрирует, что процесс действительно может эффективно работать при гораздо более низких концентрациях наблюдаемых в обычных источниках водоснабжения, и подробно анализирует механизмы, задействованные в этом процессе
Команда исследовала вид дрожжей под названием S. cerevisiae, широко используемых в пивоварении и в некоторых промышленных процессах. Они продемонстрировали, что один грамм неактивных высушенных дрожжевых клеток может удалить до 12 миллиграммов свинца в водных растворах с начальной концентрацией свинца ниже 1 части на миллион. Они также показали, что процесс происходит довольно быстро и занимает менее пяти минут.
Механизмы биосорбции
Поскольку дрожжевые клетки, применяемые в предлагаемом процессе, неактивны и высушены, они не требуют особого ухода, в отличие от других методов, которые полагаются на «живую» биомассу для выполнения функций требующих дополнительных питательных веществ и солнечного света для поддержания активности материалов. Более того, использованные пивные дрожжи уже в изобилии доступны в качестве отходов пивоварения и других производственных процессов, основанных на брожении.
Статату подсчитала, что для очистки воды для города размером с Бостон, который потребляет около 200 миллионов галлонов в день, потребуется около 20 тонн дрожжей в день, или около 7000 тонн в год.
Для сравнения, одна единственная пивоварня, Boston Beer Company, производит 20 000 тонн отработанных дрожжей в год, которые становятся не пригодными для брожения.
Исследователи также провели серию тестов, чтобы удостовериться, что именно дрожжевые клетки отвечают за биосорбцию. Атанасиу отметила, что изучение механизмов биосорбции при таких сложных концентрациях является сложной задачей.
Следующие шаги
Разработка экономически оправданной системы для обработки воды и извлечения дрожжей, которые вслед за этим можно было бы отделить от свинца для повторного использования, является следующим этапом исследований команды.
Чтобы масштабировать процесс и фактически внедрить его, вам нужно встроить дрожжи в своего рода фильтр, и это именно та работа, которая в настоящее время пока еще продолжается
Эта же система очистки, потенциально, может быть использована для удаления других тяжелых металлов, таких как кадмий и медь, но это потребует дальнейших исследований.Поэтому на данный момент все разработки сосредоточены именно на извлечении свинца.
Источник:
https://newsfounded.com/aus/collaboration-between-brewers-miners-can-lead-to-cleaner-water-supply/
