Biyohibrit Simya: Atık Su Kirleticilerini Kimyasallara Dönüştürmek

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Araştırmacılar, atık su kirleticilerini güneş ışığını kullanarak değerli kimyasallara dönüştürmek için sürdürülebilir ve döngüsel kimyasal üretim için bir yol sunan yeni bir yöntem önerdiler.

Geleneksel kimyasal üretimi enerji yoğun işlemlere dayanır. Bu yeni çalışmanın yazarları, verimli ışık toplayan malzemeleri ve canlı hücreleri birleştiren yarı iletken biyohibritlerin, kimyasal üretmek için güneş enerjisini kullanmak isteyenler için heyecan verici bir olasılık olarak ortaya çıktığını söylüyor.

Artık zorluk, teknolojinin ölçeğini büyütmenin ekonomik açıdan uygulanabilir ve çevre dostu bir yolunu bulmakta yatıyor.

yılında yayınlandı Doğa Sürdürülebilirliği Ekim ayında.

Çalışma, Çin Bilimler Akademisi'nin Shenzhen İleri Teknoloji Enstitüsü'nden (SIAT) Profesör GAO Xiang ve Harbin Teknoloji Enstitüsü'nden Profesör LU Lu tarafından yönetildi.
Araştırmacılar, atık sudaki kirletici maddeleri doğrudan atık su ortamında yarı iletken biyohibritlere dönüştürmek için yola çıktı. Konsept, atık suda bulunan organik karbon, ağır metaller ve sülfat bileşiklerinin bu biyohibritleri oluşturmak için hammadde olarak kullanılmasını ve ardından bunların değerli kimyasallara dönüştürülmesini içeriyor.

Bununla birlikte, gerçek endüstriyel atık suyun bileşimi genellikle büyük organik kirleticilerden, ağır metallerden ve karmaşık kirleticilerden oluşur; bunların tümü genellikle bakteri hücreleri için toksiktir ve bunların verimli bir şekilde metabolize edilmesi zordur. Ayrıca aerobik sülfat indirgeme kapasitesine sahip bakterilere ihtiyaç duyan yüksek düzeyde tuz ve çözünmüş oksijen içerir. Bu nedenle atık suyun bakteri hammaddesi olarak kullanılması zordur.

Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, yüksek tuz konsantrasyonuna karşı olağanüstü toleransa ve çeşitli karbon kaynaklarını kullanma kapasitesine sahip, hızla büyüyen bir deniz bakterisi olan Vibrio natriegens'i seçtiler. V. natriegens'e aerobik sülfat indirgeme yolu uyguladılar ve bu tür atık sulardan doğrudan yarı iletken biyohibritler üretmek için tasarlanmış türü farklı metal ve karbon kaynaklarını kullanacak şekilde eğittiler.

Üretim için birincil hedef kimyasalları, değerli bir ticari kimyasal olan 2,3-bütandiol (BDO) idi.

Bir V. natriegens türünün mühendisliğini yaparak, ışığı verimli bir şekilde emen CdS nanopartiküllerinin üretimini kolaylaştırmada çok önemli bir rol oynayan hidrojen sülfit ürettiler. Biyouyumluluklarıyla tanınan bu nanopartiküller, yarı iletken biyohibritlerin yerinde oluşturulmasını ve fotosentetik olmayan bakterilerin ışıktan faydalanmasını sağladı.

Sonuçlar, güneş ışığıyla etkinleştirilen bu biyohibritlerin, yalnızca bakteri hücreleriyle elde edilebilecek verimleri aşarak, önemli ölçüde artan BDO üretimi sergilediğini gösterdi. Ayrıca süreç, gerçek atık suyu kullanarak 5 litrelik önemli bir ölçekte güneş enerjisiyle çalışan BDO üretimi sağlayarak ölçeklenebilirlik gösterdi.

Yaşam döngüsü değerlendirmesi, bu spesifik biyohibrit rotanın, geleneksel 2,3-bütandiol üretim rotalarıyla karşılaştırıldığında önemli miktarda sürdürülebilirlik kazancına sahip olduğunu gösteriyor.

Prof. GAO, "Biyohibrit platform yalnızca daha düşük bir karbon ayak izine sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda ürün maliyetlerini de düşürüyor ve hem geleneksel bakteriyel fermantasyon hem de fosil yakıt bazlı BDO üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında genel olarak daha küçük bir çevresel etkiye yol açıyor" dedi. "Dikkate değer bir şekilde, bu biyohibritler çeşitli atık su kaynakları kullanılarak üretilebilir."

Yazarlar, çalışmanın güneş enerjisiyle çalışan biyoüretim ve atıktan servete dönüşümü bir adım ileriye taşıyabileceğini ve daha temiz üretim ve döngüsel ekonomiye giden yolu açabileceğini söylüyor.