Et bioraffinaderi:Brug af piletræer til at behandle Canadas byspildevand

Hvert år i Canada, seks billioner liter kommunalt spildevand behandles delvist og frigives til miljøet, mens yderligere 150 milliarder liter ubehandlet spildevand ledes direkte ud i uberørt overfladevand.

Nu har forskere fundet en måde at dæmme op for den strømning:ved at filtrere affaldet gennem piletræernes rødder. Eksperimenterer med en plantage i Quebec, forskerne anslår, at over 30 millioner liter primært spildevand pr. hektar årligt kan behandles ved hjælp af 'bioraffinaderi'.

Deres resultater blev offentliggjort 14. juni i tidsskriftet Videnskab om det samlede miljø .

"Vi lærer stadig, hvordan disse træer kan tolerere og behandle så store mængder spildevand, men pilens 'komplekse' fytokemiske værktøjskasse giver os spændende spor, "sagde Eszter Sas, hovedforfatter af undersøgelsen og en ph.d. studerende ved Université de Montréal.

Piletræer er naturligt tolerante over for kontaminering, og deres rødder filtrerer det høje nitrogen i spildevand, faktisk tredobler den producerede biomasse, som derefter kan høstes til vedvarende lignocellulosebiobrændstoffer, et alternativ til fossile brændstoffer.

Anden generations biobrændstoffer

Denne biomasse kan derefter opsamles for at lave vedvarende lignocellulosebiobrændstoffer. Et alternativ til fossile brændstoffer, disse såkaldte anden generations biobrændstoffer konkurrerer ikke direkte om råvarer i fødekæden

I deres forskning, Sas og et canadisk-britisk team af afgrødeforskere, biokemikere og kemiingeniører fra UdeM og Imperial College London brugte avanceret metabolomisk (kemisk) profileringsteknologi til også at identificere nye ekstraherbare 'grønne' kemikalier produceret af træerne.

Ud over salicylsyre (bedst kendt som hovedingrediensen i aspirin), hvilke pil producerer i store mængder, en række 'grønne' kemikalier blev beriget gennem spildevandsfiltrering, som har en betydelig antioxidant, kræft, antiinflammatoriske og antimikrobielle egenskaber.

"Mens de fleste af de inducerede kemiske forbindelser ikke er set før i pil, nogle er blevet observeret i salttolerante planter som lakrids og mangrover og er kendt for at være stærke antioxidanter, "sagde Sas.

"Spændende nok, en række af de inducerede kemikalier er helt ukarakteriserede og et mysterium. Det er forbløffende, hvor meget ny plantekemi der stadig er at opdage, selv i piletræer, som har eksisteret i tusinder af år, "tilføjede hun.

"Det virker sandsynligt, at vi stadig kun kradser i overfladen af ​​disse træers naturlige kemiske kompleksitet, som kunne bruges til at tackle miljøproblemer. "

Overraskende høje udbytter

Ser man på den indvirkning, spildevandsrensning med pil vil have på det årlige lignocellulosiske biobrændsel og 'grønne' kemiske udbytter, Sas 'team havde forventet negative konsekvenser af at vande deres eksperimentelle plantage med spildevand.

Imidlertid, de blev overraskede, da udbytterne faktisk steg så højt.

"En af fordelene ved at bruge naturlige løsninger til at håndtere miljøudfordringer som spildevandsrensning er, at vi kan generere komplementære bioprodukter, såsom vedvarende bioenergi og grøn kemi, "sagde Sas ph.d. -vejleder på UdeM, seniorforfatter Frédéric Pitre.

"Dette koncept om et bioraffinaderi ser ud til at være fantastisk til at give nye miljøteknologier mulighed for at konkurrere økonomisk med de højt etablerede markeder for oliebaserede fossile brændstoffer og kemikalier, samtidig med at det hjælper med at reducere de igangværende menneskelige skader på økosystemet."