Wachsen von Algen außerhalb von Abwasser

  Seelandwirtschaft 2022 EU
Wachsende Algen

Kredit: Öffentliche Domäne CC0

by Brandie Jefferson, Universität Washington, St. Louis

G​Ruderalgen im Abwasser sind seit Jahren ein heißes Thema in der Forschung. Seit Jahrzehnten wird in Medienberichten angepriesen, dass die neueste Forschung uns neue Quellen für Düngemittel oder umweltfreundlichere Biokraftstoffe erschließt.

Bisher wurden diese Versprechen jedoch nicht eingehalten. Ein Grund dafür ist, dass die im Abwasser gewachsenen Algen tendenziell kontaminiert sind. Aber selbst wenn nicht, ist nicht klar, ob die im Labor erfundenen Anwendungen für die Algen die realistischsten Anwendungen außerhalb des Labors wären.

In einem Labor an der McKelvey School of Engineering der Washington University in St. Louis hatten die Forscher jedoch Anwendungen im Auge, als sie eine neue Methode entwickelten, um Nährstoffe zu verwenden, die aus gewonnen werden Abwasser um Algen zu züchten, die mehr als doppelt so rein sind wie Algen, die direkt in konventionellem Abwasser gezüchtet werden.

Die Forschung wurde Ende letzten Jahres online in der Zeitschrift veröffentlicht Wasserforschung.

Zhen He, Professor für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen, sagte, das Problem beginne bei der Qualität der Algen, die wir derzeit aus dem Abwasser gewinnen. „Die Gaspreise mögen teuer erscheinen, aber in den Vereinigten Staaten ist es immer noch relativ günstig“, sagte Dr. He. Preislich können Biokraftstoffe aus im Abwasser angebauten Algen einfach nicht mithalten.

Einer der Gründe, warum der Anbau von Algen auf diese Weise so teuer ist, ist die Qualitätskontrolle. Algen können aufgrund der darin enthaltenen Nährstoffe im Abwasser wachsen; Der Abfall einer Person ist die Nahrung einer anderen Alge. Stickstoff, Phosphor, gelöster organischer Kohlenstoff – diese Nebenprodukte unseres Abfalls sind die Nährstoffe, die Algen zum Wachsen brauchen.

Es überrascht jedoch nicht, wenn Sie versuchen, Algen im Abwasser zu züchten, "was Sie bekommen, ist chaotisch", sagte Dr. He. „Das ist Abwasser. Ja, Sie bekommen Algen. Sie bekommen auch Bakterien. Da wird alles wachsen. Daher hat die im Abwasser angebaute Algenbiomasse einen geringen Wert, was den gesamtwirtschaftlichen Gewinn verringert.“

Den Prozess auf den Kopf stellen

Dr. He und sein Team entwickelten einen Weg, den Prozess auf den Kopf zu stellen, indem die Nährstoffe aus dem Abwasser zu den Algen gebracht werden, anstatt Algen ins Abwasser zu geben. Der Prozess basiert auf einem mikrobiellen elektrochemischen System, das im Labor von Dr. He entwickelt wurde.

Mit diesem System nutzte das Team Bioelektrizität, um Nährstoffe zu extrahieren und diese dann den Algen zuzuführen, um sie effizienter zu füttern und zu reinerer Algenbiomasse zu führen.

Um seine Reinheit zu testen, nahmen sie Abwasser aus der Lebensmittelversorgung der Washington University; in der Hälfte der Probe fügten sie Algen hinzu. In der anderen Hälfte entzogen sie dem Abwasser mit der Abwasseraufbereitungsanlage von Dr. He die Nährstoffe, mit denen sie dann Algen fütterten. Dann maßen sie die Reinheit der resultierenden Algenbiomasse.

Die Algen, die sich mit extrahierten Nährstoffen ernährten, bestanden zu mehr als 90 % aus Algen. Wenn die Algen im Abwasser gezüchtet wurden, betrug die resultierende Biomasse nur 32 % Algen. "Es waren fast 70 % Bakterien", sagte Dr. He.

Letztendlich könnten diese Algen verwendet werden, um bestimmte Verbindungen in a . zu synthetisieren Bioraffinerie — wie eine Ölraffinerie, in der Erdöl (Rohöl) in Benzin und andere nützliche Produkte umgewandelt wird — aber ohne die gleichen umweltschädlichen Auswirkungen.

Zunächst möchte Dr. He jedoch die Reinheit der Algenbiomasse erhöhen, die er produzieren kann, und sagt: „Ich möchte 95% oder 98% Algen.“ Dann wird er untersuchen, welche Bedingungen für bestimmte Algen am förderlichsten sind, um festzustellen, welche Verbindung wirtschaftlich am besten zu produzieren ist.

„Kommunales Abwasser ist überall ähnlich“, sagte Dr. He. „Abwasser in Europa ist dasselbe wie Abwasser in Los Angeles. Und man möchte etwas entwickeln, bei dem die Leute an anderen Orten sagen können: ‚Das kann hier funktionieren.'“

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