浪费酿酒酵母可以提供解决重金属污染

麻省理工学院的研究人员的一项新分析中心的比特和原子(CBA)发现,活性酵母可以有效的作为一个便宜的,丰富的,和简单的去除饮用水中铅污染的材料供应。研究表明,这种方法可以高效、经济,甚至part-per-billion的污染水平。严重危害人类健康甚至是发生在这些低水平。

方法非常有效,团队已经计算出从一个啤酒厂废酵母丢弃在波士顿将足以把整个城市的供水。这种完全可持续系统不仅净化的水,还把原本需要处理的废物流。

今天发现详细刊登在《华尔街日报》自然通信地球和环境,在一篇论文由麻省理工学院研究科学家Patritsia Statathou;布朗大学博士后和麻省理工学院访问学者Christos Athanasiou;麻省理工学院的教授Neil Gershenfeld, CBA的主任;麻省理工学院的9人,布朗,韦尔斯利学院,南洋理工大学,雅典国立技术大学的。

铅和其他重金属在水里是一个重要的全球问题,继续增长,因为电子垃圾和排放的采矿作业。仅在美国,就有超过12000英里的河道影响酸性mine-drainage-water富含重金属,国家的水污染的主要来源。与有机污染物不同,其中大部分可以最终分解,重金属不能生物降解,但长期存在和生物蓄积。他们是不可能或非常昂贵的完全消除传统方法如化学沉淀或膜过滤。

铅是剧毒,即使在很小的浓度,特别是影响孩子成长。欧盟已经减少了许用标准饮用水中铅从10十亿分之几5十亿分之几。在美国美国环境保护署宣布,任何级别的水供应是安全的。和全球平均水平在身体表面的水比50年前高出10倍,从欧洲10个十亿分之几在南美数百十亿分之几。

“我们不只是需要减少铅的存在;我们需要消除饮用水,”Stathatou说。”,事实是,常规治疗过程不是有效地这样做时,他们必须消除初始浓度很低,能够在规模和下面。他们要么不能完全消除这些微量,或者为了他们消耗大量的能源,产生有毒的副产品。”

解决方案由麻省理工学院研究小组研究并不是一个新的,这一过程被称为生物吸附在活性生物材料用于从水中去除重金属,以几十年。但是这个过程已经研究和特点只有在更高的浓度,在不止一个百分率水平。“我们的研究表明,这个过程确实可以有效工作在低浓度的典型现实世界的水供应,并详细调查所涉及的机制在这一过程中,“Athanasiou说。

小组研究了使用一种广泛应用于酿酒酵母在工业过程,调用酿酒酵母在纯水中掺入微量的铅。他们证明了一个克不活跃,干酵母细胞可以删除12毫克铅水解决方案与初始铅浓度低于1百分率。他们还表明,这个过程非常迅速,花不到五分钟才能完成。

因为在这个过程中使用的酵母细胞不活跃的和干的,他们不需要特别的护理,不像其他的过程依赖于生物质来执行这些功能,需要营养和生活阳光保持活跃的材料。更重要的是,酵母已经十分充裕,作为代谢产物从啤酒酿造和其他各种fermentation-based工业过程。

Stathatou估计,清洁水供应城市波士顿的大小,它使用每天约2亿加仑,每天需要约20吨酵母,每年约7000吨。相比之下,一个啤酒厂,波士顿啤酒公司,每年产生20000吨的顺差不再有用的酵母发酵。

研究人员还进行了一系列测试,以确定酵母细胞负责生物吸附。Athanasiou说“探索生物吸附机制在如此具有挑战性的浓度是一个棘手的问题。我们首先使用力学的角度揭开生物吸附机制,我们发现,酵母细胞的力学性能变化显著后铅的吸收。这提供了从根本上为流程的新见解。”

设计一个实用的系统处理和检索的水酵母,也可以分开领导重用,是团队的下一个阶段的研究,他们说。

“扩大规模过程实际上把它,你需要将这些细胞嵌入一种过滤器,这是目前正在进行的工作,“Stathatou说。他们也在寻找方法恢复细胞和铅。“我们需要进行进一步的实验,但有选择拿回两个,”她说。

同样的材料可以用于删除其他重金属,镉和铜等,但这需要进一步的研究来确定有效利率的过程,研究人员说。

“这项研究揭示一个非常有前途的,便宜,和铅去除的环保解决方案,“说息汪月Zamir,木质部创新实验室的副总裁,一个水技术研究公司,他并没有与此相关的研究。“这也加深了我们对生物吸附过程的理解,为材料的发展铺平了道路适合其他重金属去除。”

参考:Stathatou点,Athanasiou CE,尹浩然,Tsezos。在从水中痕量铅去除活性酵母细胞。Commun地球环境。2022;3 (1):1 - 9。doi:10.1038 / s43247 - 022 - 00463 - 0

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