Tulpina bacteriană detectată pentru producerea de bioplastice din nămolurile de epurare și apele uzate

Bacteriile Zobellella denitrificans ZD1 sunt alimentate cu nămol (ambele prezentate în eprubetă) pentru a produce bioplastice biodegradabile. Credit: Dr. Kung-Hui (Bella) Chu

Bacteriile tolerante la sare, cu pofta de mâncare, produc materiale plastice biodegradabile

Utilizând o tulpină bacteriană găsită în mangrove, cercetătorii din Texas A&M au descoperit o metodă durabilă și costisitoare de producere a materialelor bioplastice din nămoluri de epurare și canalizare.

Statele Unite generează șapte milioane de tone de nămol de canalizare pe an, suficient pentru a umple 2.500 de bazine olimpice. În timp ce o parte din aceste deșeuri sunt repoziționate pentru îngrășăminte și alte aplicații pentru sol, o cantitate semnificativă este încă aruncată în gropile de gunoi. Într-un nou studiu, cercetătorii de la Universitatea Texas A&M au descoperit o modalitate eficientă de utilizare a nămolurilor reziduale pentru fabricarea materialelor plastice biodegradabile.

În numărul din septembrie al revistei American Chemical Society (ACS) Omega, cercetătorii raportează că bacteriile Zobellella Denitrifiers ZD1, care se găsește în mangrove, poate consuma nămoluri și ape uzate pentru a produce polihidroxiburați, un tip de biopolimer care poate fi utilizat în locul plasticelor pe bază de petrol. Pe lângă reducerea poverii asupra depozitelor de deșeuri și a mediului, au spus cercetătorii Zobellella Denitrifiers ZD1 oferă o modalitate de a reduce costurile din amonte pentru producția de bioplastice, un pas spre a le face să aibă prețuri mai competitive față de materialele plastice obișnuite.

„Prețul materiilor prime pentru cultivarea bacteriilor care produc biopolimeri constituie 25-45% din costul total de producție al producției de bioplastice. „Evident, acest cost poate fi mult redus dacă putem folosi o resursă alternativă mai ieftină și mai ușor accesibilă”, a declarat Kung-Hui (Bella) Chu, profesor la Departamentul de Inginerie Civilă și Mediu Zachry. o modalitate posibilă de a utiliza nămolul municipal activat de apele uzate agricole și apele uzate industriale și acvacultura pentru a produce materiale plastice biodegradabile. În plus, tipul bacterian nu necesită procese detaliate de sterilizare pentru a preveni contaminarea microbiană a reducând în continuare costurile de operare și producere a materialelor plastice. “

Polihidroxibutiratul, o clasă în evoluție de bioplastice, este produs de unele specii bacteriene atunci când experimentează un dezechilibru de nutrienți în mediul lor. Acest polimer acționează ca o rezervă de energie suplimentară pentru bacterii, similar cu depunerile de grăsime la animale. În special, abundența surselor de carbon și epuizarea azotului, a fosforului sau a oxigenului determină bacteriile să-și consume în mod necorespunzător sursele de carbon și să producă polihidroxiburat ca răspuns la stres.

Un astfel de mediu care poate forța bacteriile să producă polihidroxiburați este glicerina brută, un produs secundar al producției de biodiesel. Glicerina brută este bogată în carbon și nu are azot, ceea ce o face o materie primă adecvată pentru producția de bioplastice. Cu toate acestea, glicerina brută conține impurități precum acizi grași, săruri și metanol, care pot inhiba creșterea bacteriană. La fel ca glicerina brută, nămolul de apă uzată conține, de asemenea, aceeași cantitate de acizi grași și săruri. Chu a spus că efectele acestor acizi grași asupra creșterii bacteriilor și, în consecință, producția de polihidroxiburat nu au fost încă explorate.

“Există o serie de specii bacteriene care produc polihidroxiburat, dar doar câteva care pot supraviețui în medii cu conținut ridicat de sare și chiar mai puține dintre aceste tulpini pot produce polihidroxiburat din glicerină pură”, a spus Chu. Am analizat posibilitatea dacă aceste tulpini tolerante la sare ar putea crește chiar în glicerină brută și în apele uzate.

Pentru studiul lor, Chu și echipa ei au ales-o Zobellella Denitrifiers ZD1, al cărui habitat natural este apele sărate de mangrove. Apoi au testat creșterea și capacitatea acestor bacterii de a produce polihidroxiburat în glicerină pură. Cercetătorii au repetat, de asemenea, aceleași experimente cu alte tulpini bacteriene despre care se știe că produc polihidroxiburatat. L-au găsit Zobellella Denitrifiers DZ1 a reușit să prospere cu glicerină pură și a produs cantitatea maximă de polihidroxiburat proporțional cu greutatea sa fără apă.

Apoi, echipa a testat creșterea și capacitatea Zobellella Denitrifiers ZD1 pentru a produce polihidroxiburat în glicerol care conține sare și acizi grași. Au descoperit că, chiar și în aceste condiții, a produs polihidroxiburee în mod eficient, chiar și în condiții nutriționale echilibrate. Când au repetat experimentele pe probe de apă reziduală sintetică de înaltă rezistență și nămol de canalizare activat, au descoperit că bacteriile erau încă capabile să producă polihidroxiburați, deși în cantități mai mici decât în ​​glicerol brut.

Chu a remarcat că folosirea pârghiilor Zobellella Denitrifiers Se pot evita toleranța ZD1 pentru mediile saline, procesele de sterilizare costisitoare necesare în mod normal atunci când se lucrează cu alte tulpini de bacterii.

Zobellella Denitrifiers Preferința naturală a ZD1 pentru salinitate este fantastică, deoarece, dacă este necesar, putem ajusta compoziția chimică a deșeurilor prin simpla adăugare de săruri comune. „Acest mediu ar fi toxic pentru alte tipuri de bacterii”, a spus ea. „Așadar, oferim o metodă durabilă de realizare a materialelor bioplastice, cu un cost redus, și o altă modalitate de reutilizare a deșeurilor costisitoare de deșeuri biologice”.

Referință: „De la deșeuri organice la bioplastice: Fezabilitatea producției de poliester nesteril (3-hidroxiburatat) de către Zobellella Denitrifiers ZD1 ″ de Fahad Asiri, Chih-Hung Chen, Myung Hwangbo, Yiru Shao și Kung-Hui Chu, 17 septembrie 2020, American Chemical Society Omega.
DOI: 10.1021 / acsomega.9b04002

Alți participanți la această cercetare includ Fahad Asiri, Chih-Hung Chen, Myung Hwangbo și Yiru Shao de la Departamentul de Inginerie Civilă și de Mediu din Texas A&M.

Această cercetare este susținută de Institutul Kuwait pentru Cercetare Științifică, Ministerul Kuwait al Învățământului Superior și burse de la Ministerul Științei și Tehnologiei din Taiwan.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.