Anaerobe mikrofiltreringsmembraner til spildevand kan bremse spredningen af ​​antibiotikaresistens

Akkumulering af snavs på spildevandsrensningsmembraner har længe været betragtet som et problem, alligevel kan det hjælpe med at fjerne antibiotikaresistente bakterier og antibiotikaresistensgener fra spildevand, der behandles i anaerobe membranbioreaktorer.

Fordi spildevand er fyldt med antibiotika, der bruges på hospitaler, hjem og landbrug, rensningsanlæg er potentielle hotspots for bakterier til at udvikle resistens og overføre resistensgener mellem arter.

Pei-Ying Hong fra KAUST's Center for afsaltning og genbrug af vand, sammen med sin ph.d. studerende Hong Cheng, ville vide, hvordan biofouling, eller ophobning af snavs, af membraner, der filtrerer forurenende stoffer fra spildevand, påvirker deres evne til at filtrere antibiotikaresistente bakterier og bakterielle antibiotikaresistensgener.

"Den konventionelle visdom er, at bioforurening er et problem, og som ingeniører, vi vil gerne udrydde biofoulantlaget, fordi det hindrer vandstrømmen, "forklarer Cheng." Men, vores undersøgelse viste, at biofouling kan hjælpe med at fjerne forurenende stoffer fra spildevand ved at fungere som et lag, der adsorberer dem. "

Hong og Cheng brugte en bioreaktor i laboratoriestørrelse fodret med syntetisk spildevand indeholdende tre typer antibiotikaresistente bakterier og tre typer antibiotikaresistensgener.

Den eksperimentelle reaktor behandler spildevand ved hjælp af ikke-iltforbrugende, eller anaerob, mikroorganismer, der forbruger og nedbryder dets faste materialer og forurenende stoffer. Anaerobe membranbioreaktorer har potentiale som bæredygtige alternativer til de aerobe membranbioreaktorer. De aerobe bruger iltforbrugende mikroorganismer til at nedbryde forurenende stoffer, kræver masser af energi til luftning af systemet.

Det rensede spildevand blev filtreret gennem tre stadig mere forurenede membraner. Disse resultater blev sammenlignet med lignende renset spildevand filtreret gennem et nyt, ren membran.

Hong og Cheng fandt fjernelsen af ​​antibiotikaresistensgener fra det behandlede spildevand forbedret, efterhånden som laget af biofoulant på membranerne blev tykkere.

Men fjernelse af de antibiotikaresistente bakterier fulgte ikke det samme mønster.

Den nye, unfouled membran fjernede op til 99,999 procent af bakterierne fra spildevandet. Da biofoulant -laget begyndte at akkumulere, denne effektivitet faldt til 99 procent, men steg derefter igen til 99,999 procent, da den anaerobe membran blev kritisk forurenet, en fase, hvor biofoulant -laget ikke længere tykner.

"Dette tyder på, at langsigtet drift af anaerobe membranbioreaktorer kan være fordelagtig, "siger Cheng.

Disse resultater betyder, at membraner fremstillet med overfladebelægninger, der efterligner biofoulant -lag, kan hjælpe med at fjerne uønskede forurenende stoffer fra spildevand, siger Hong, herunder dem, der spreder antibiotikaresistens.

Teamet planlægger at skalere deres bioreaktor til behandling af spildevand genereret lokalt af KAUST -samfundet. De samarbejder også med Ikram Blilou fra Plant Sciences Program for at teste brugen af ​​reaktorens rensede spildevand til vanding af landbrugsafgrøder.

"Vi håber, at denne tværfaglige undersøgelse involverer ekspertise fra anvendt mikrobiologi, ingeniørarbejde, og plantevidenskab vil give et omfattende overblik over, hvordan man bedst bruger behandlet vand, "siger Hong.