废水中的藻类解决了两个问题

2019-12-24 262藻类

在一项初步研究中,研究人员考察了将城市污水用作藻类生物燃料原料的可能性。莱斯大学的科学家们发现,他们可以很容易地培育出高价值的富油藻类,同时去除废水中90%以上的硝酸盐和50%以上的磷。

废水中的藻类解决了两个问题是基于休斯顿一家废水处理设施5个月的研究得出的,可以在《藻类》杂志的网站上找到。

研究背景

“五年前,生物燃料是藻类养殖的热门话题,但随着藻类产业转向生产用于制药、营养补充剂、化妆品和其他产品的价值更高、产量更低的产品,人们对生物燃料的兴趣开始降温。”该研究的主要作者Meenakshi Bhattacharjee说,他在藻类研究方面有28年的经验,今年6月加入了Rice的生物科学学院。“向高价值产品的转移使藻类养殖业得以稳固发展,但生产商仍严重依赖化肥。如果他们想在生产更多的产品、‘绿色’石化替代品和燃料方面取得进展,就必须解决可持续性问题。”

Bhattacharjee说,藻类产业对化肥的依赖对藻类生产商来说是一种双重打击,因为这不仅降低了利润率,还让它们与食品生产商在化肥方面展开竞争。美国国家研究委员会(National Research Council) 2012年的一份报告发现,“以目前的技术,扩大藻类生物燃料的生产,以满足美国运输燃料需求的5%,可能会对能源、水和营养资源产生不可持续的需求。”

废水中的藻类解决了两个问题

2012年的报告还指出,以废水为基础的种植是使藻类生产可持续的潜在方法,废水中的藻类解决了两个问题。另一个吸引人的地方是,这种方法可能会解决一个迫在眉睫的环境问题:美国水道中的营养污染。据美国环境保护局(Environmental Protection Agency)称,过量的氮和磷(化肥的两种主要成分)造成的营养污染是“美国最普遍、最昂贵、最具挑战性的环境问题之一”。

莱斯大学的Harry C.和Olga K. Wiess生物科学教授、该研究的共同作者Evan Siemann说,废水处理设施目前还没有从处理过的水中去除大量硝酸盐或磷的经济有效的方法,所以用废水生产藻类有可能同时解决两个问题。

研究内容

他说:“这个想法早在很久以前就有了,但仍存在一些问题,包括它是否可以在开放的容器中进行,以及它是否适用于单一栽培——这是一种首选的工艺,生产者培育一种藻类,这种藻类经过优化可以产生特定的产品。”“我们惊讶地发现,在测试这些问题上所做的工作太少了。有很多实验室研究,但我们只发现了一个大规模的研究,是在堪萨斯州的废水处理设施进行的。”

Siemann说Rice的研究是在休斯顿公共工程和工程部的参与下完成的。2013年7月,休斯顿公共工程和工程部帮助Rice的研究团队在该市的一个卫星污水处理厂建立了一个包括12个600加仑的开放式水箱的测试。这些水箱由工厂的澄清池过滤后的废水供应,这些澄清池可以去除污水中的悬浮物。在每个水槽中测试了各种藻类的配方。有些是富油藻类品种的单一栽培,有些则是混合栽培,包括一些与来自休斯顿湾的本地藻类品种。有些鱼缸里有以吃海藻的浮游动物为食的鱼类。

Siemann说:“之前的研究表明,不同种类的藻类在开放的水箱中可能表现得更好,鱼类可能会阻止以藻类为食的浮游动物对产量产生负面影响。”

他说:“我们在所有12个水箱中都发现了大量的藻类生长。”“我们的结果可能对藻类生产商非常鼓舞人心,因为他们更喜欢的情况是——不含鱼类和交叉污染的单一栽培——是我们看到最优性能的情况。”

Bhattacharjee说,还需要进行更多的研究,以确定以废水为基础的藻类养殖是否具有成本效益,以及在什么情况下具有成本效益。例如,水稻研究中的藻类在去除磷方面的效率是堪萨斯州研究中的藻类的四倍。她说,这可能是因为休斯顿试验是在夏天和秋天进行的,而坦克比堪萨斯州的坦克平均高出30度左右。

她说:“利用废水是实现藻类养殖可持续发展的最佳解决方案之一。”“如果温度是关键,那么东南和西南的种植可能更经济。”她指出,其他因素,如氮和磷的起始水平,可能会导致限速效应。“未来的研究需要解决这些问题,以优化这一过程,使其对投资者更具吸引力,”她说。

Siemann说,他希望与城市合作,进一步研究废水在藻类养殖中的应用。

我们是兴奋与水稻开发创新合作,可持续的方法去除废水营养过剩而产生藻类生物燃料,休斯顿的海湾的好处,”Carol La Breche说,她负责监督休斯顿公共工程和工程部环城实验室的污水处理工程。

引用

Rice University. "Algae from wastewater solves two problems: Biofuel and clean-up." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 April 2015.
www.sciencedaily.com/releases/2015/04/150402132800.htm.

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