Papircoating biomaterialer afledt af anaerobt granulært slam kan være omkostningseffektive

Efterspørgslen efter papir- og papproduktion vokser konstant på verdensplan, især i emballageindustrien. På grund af papirets natur kræver det normalt en overfladebelægning for at holde vand, olie og andre uønskede stoffer ude. Disse belægninger kan komme med høje økonomiske og miljømæssige omkostninger. Brug af vedvarende belægningsmaterialer, der også er omkostningseffektive, kan understøtte bæredygtighedsstrategier.

En lovende ny teknik, der anvender ekstracellulære polymere stoffer (EPS) genvundet fra anaerobt granulært slam, kan tilbyde en omkostningseffektiv, bæredygtig tilgang til at omdanne spildevand til industrielt værdifulde produkter og hjælpe med at reducere kulstofemissioner.

I en undersøgelse offentliggjort i Environmental Science and Ecotechnology , coated forskere papir ved hjælp af EPS ekstraheret fra forskellige anaerobe granulat i spildevand. Denne tilgang forbedrede vandtætningen (65 %) såvel som modstandsdygtighed over for olie og fedt, mens den flerlagede mikrostruktur af det coatede papir udviste en mere glat og mindre porøs overflade generelt. Ekstracellulære proteiner, der er rigelige i β-ark og tilfældige spoler, spiller en afgørende strukturel rolle i papircoating.

Biologisk rensning baseret på aktivt slam har været den mest anvendte tilgang til fjernelse af større forurenende stoffer fra spildevand. Imidlertid udgør overskydende slambortskaffelse op til 50 % af omkostningerne til spildevandsrensning og udgør en betydelig udfordring i spildevandsrensning.

Spildevandsrensningsanlæg skifter til at genvinde råmaterialer og omdanner disse til potentielle vedvarende kilder. Overskydende slam, rigt på EPS, bliver stadig mere attraktivt og bidrager til at implementere "bioraffinaderi"-paradigmet fra spildevandsrensningsanlæg. EPS-baserede biomaterialer er potentielle alternativer til syntetiske polymerer i forskellige applikationer, såsom landbrug, medicin og byggeindustrien, da de har polysaccharider, proteiner og humussyrestoffer.

I denne undersøgelse blev anaerobe granulat indsamlet fra et bryggeri spildevandsrensningsanlæg og et papirindustriens spildevandsrensningsanlæg. Uanset de forskellige slamkilder var EPS fra begge typer hovedsageligt sammensat af proteiner. EEM-spektre bekræftede, at tryptofan eller proteinlignende komponenter var de dominerende stoffer sammen med humuslignende komponenter.

Tilsætningen af ​​EPS resulterede i forbedret vand-/fedtbestandig adfærd. De bedste resultater blev opnået med EPS-prøverne fra papirindustriens slam, karakteriseret ved en højere andel af proteiner og hydrofobe indhold end de andre EPS-prøver. Desuden ville de ekstracellulære proteiner rige på β-ark og tilfældig spole lette en strukturel rolle for papircoating.

Denne forskning fastslår for første gang, at EPS afledt af anaerobe granulat udviser interessante vandbarriereegenskaber, når de bruges som papirbelægningsadditiver. Endnu vigtigere, fra papirindustriens perspektiv, øger disse EPS modstandsdygtigheden over for fedtindtrængning og absorbans. Disse biomaterialer, der genvindes fra affaldsslam, udgør en bæredygtig ressource til industriel anvendelse og lover at realisere en bæredygtig og cirkulær økonomi.

Flere oplysninger: Cuijie Feng et al., Ekstracellulære polymere stoffer som papirbelægningsbiomaterialer afledt af anaerobt granulært slam, Environmental Science and Ecotechnology (2024). DOI:10.1016/j.ese.2024.100397

Leveret af Eurasia Academic Publishing Group