אלכימיה ביו-היברידית: הפיכת מזהמי שפכים לכימיקלים

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

חוקרים הציעו שיטה חדשה להפיכת מזהמי שפכים לכימיקלים יקרי ערך באמצעות אור שמש, המציעה דרך לייצור כימיקלים בר-קיימא ומעגליים.

ייצור כימיקלים קונבנציונלי מסתמך על תהליכים עתירי אנרגיה. ביו-היברידית מוליכים למחצה, המשלבים חומרים יעילים לקצירת אור ותאים חיים, הופיעו כאפשרות מרגשת עבור אלה המבקשים להשתמש באנרגיה סולארית כדי לייצר כימיקלים, אומרים מחברי המחקר החדש הזה.

האתגר טמון כעת במציאת דרך כדאית כלכלית וידידותית לסביבה להרחיב את הטכנולוגיה.

זה פורסם ב טבע קיימות בחודש אוקטובר.

את העבודה הובילו פרופסור GAO Xiang ממכון שנזן לטכנולוגיה מתקדמת (SIAT) של האקדמיה הסינית למדעים ופרופסור LU Lu מהמכון הטכנולוגי של חרבין.
החוקרים יצאו להמיר מזהמים ממי שפכים לביו-היברידית מוליכים למחצה ישירות בסביבת השפכים. הרעיון כרוך בשימוש בפחמן האורגני, המתכות הכבדות ותרכובות הגופרית הקיימות בשפכים כחומרי הגלם לבניית הביו-היברידיות הללו, ולאחר מכן המרתם לכימיקלים בעלי ערך.

עם זאת, שפכים תעשייתיים אמיתיים משתנים בדרך כלל בהרכבם של מזהמים אורגניים עיקריים, מתכות כבדות ומזהמים מורכבים, שלעתים קרובות כולם רעילים לתאי חיידקים וקשה להם לבצע חילוף חומרים יעיל. הוא מכיל גם רמות גבוהות של מלח וחמצן מומס הדורשים חיידקים בעלי יכולת הפחתת סולפט אירובית. לכן, זה מאתגר להשתמש בשפכים כחומר הזנה של חיידקים.

כדי להתגבר על כך בחרו החוקרים בחיידק ימי הצומח במהירות, Vibrio natrigens, בעל סבילות יוצאת דופן לריכוז מלחים גבוה ויכולת ניצול מקורות פחמן שונים. הם הציגו מסלול הפחתת סולפט אירובי לתוך V. natrigens ואימנו את הזן המהונדס לנצל מקורות מתכת ופחמן שונים על מנת לייצר ביו-היברידית מוליכים למחצה ישירות ממי שפכים כאלה.

כימיקל היעד העיקרי שלהם לייצור היה 2,3-בוטנדיול (BDO), כימיקל סחורה בעל ערך.

על ידי הנדסת זן של V. natrigens, הם יצרו מימן גופרתי, שמילא תפקיד מרכזי בהקלת הייצור של ננו-חלקיקי CdS שסופגים אור ביעילות. ננו-חלקיקים אלה, הידועים בהתאמה הביולוגית שלהם, אפשרו יצירה במקום של ביו-היברידית מוליכים למחצה ואיפשרו לחיידקים שאינם פוטוסינתטיים לנצל אור.

התוצאות הראו שהביו-היברידיים המופעלים באור שמש הפגינו ייצור BDO משופר באופן משמעותי, מעל התשואות הניתנות להשגה באמצעות תאי חיידקים בלבד. יתר על כן, התהליך הציג מדרגיות, והשיג ייצור BDO מונחה שמש בקנה מידה משמעותי של 5 ליטר תוך שימוש בשפכים בפועל.

הערכת מחזור חיים מראה שלנתיב ביו-היבריד ספציפי זה יש רווח קיימות משמעותי בהשוואה לנתיבי ייצור 2,3-בוטנדיול קונבנציונליים.

"הפלטפורמה הביו-היברידית לא רק מתהדרת בטביעת רגל פחמנית נמוכה יותר אלא גם מפחיתה את עלויות המוצר, מה שמוביל להשפעה סביבתית קטנה יותר בהשוואה הן לתסיסה חיידקית מסורתית והן לשיטות ייצור BDO מבוססות דלק מאובנים", אמר פרופ' GAO. "למרבה הפלא, ניתן לייצר ביו-היברידיות אלה באמצעות מגוון מקורות שפכים."

המחברים אומרים שהעבודה יכולה להביא ייצור ביולוגי מונע סולארי והמרת פסולת לעושר צעד אחד קדימה ולסלול את הדרך לייצור נקי יותר ולכלכלה מעגלית.