Vật liệu sinh học phủ giấy từ bùn hạt kỵ khí mang hiệu quả về chi phí trong xử lý nước thải
Ngày đăng: 14/03/2024
Nhu cầu sản xuất giấy và bìa không ngừng tăng trưởng trên toàn thế giới, đặc biệt là trong ngành bao bì. Do tính chất của giấy, nó thường yêu cầu một lớp phủ bề mặt để ngăn nước, dầu và các chất không mong muốn khác. Những lớp phủ này có thể đi kèm với chi phí tài chính và môi trường cao. Sử dụng vật liệu phủ tái tạo cũng có hiệu quả về mặt chi phí có thể hỗ trợ các chiến lược bền vững trong xử lý nước thải.
Một kỹ thuật mới đầy hứa hẹn sử dụng các chất đa bào, ngoại bào (EPS) được thu hồi từ bùn dạng hạt kỵ khí có thể mang lại phương pháp tiếp cận bền vững , hiệu quả về mặt chi phí để biến nước thải thành các sản phẩm có giá trị công nghiệp và giúp giảm lượng khí thải carbon.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học Môi trường và Công nghệ Sinh thái, các nhà nghiên cứu đã phủ giấy sử dụng EPS chiết xuất từ các hạt kỵ khí khác nhau trong nước thải. Phương pháp này giúp tăng cường khả năng chống thấm nước (65%), cũng như khả năng chống dầu mỡ, trong khi cấu trúc vi mô nhiều lớp của giấy tráng nhìn chung có bề mặt mịn hơn và ít xốp hơn. Protein ngoại bào, có nhiều trong các tấm β và cuộn ngẫu nhiên, đóng vai trò cấu trúc then chốt trong lớp phủ giấy.
Xử lý sinh học dựa trên bùn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để loại bỏ các chất ô nhiễm chính khỏi nước thải. Tuy nhiên, việc xử lý bùn dư thừa chiếm tới 50% chi phí xử lý nước thải và là một thách thức đáng kể trong xử lý nước thải.
Các nhà máy xử lý nước thải đang chuyển sang thu hồi nguyên liệu thô, biến chúng thành nguồn tái tạo tiềm năng. Bùn dư, giàu EPS ngày càng trở nên hấp dẫn và góp phần thực hiện mô hình “tinh chế sinh học” từ các nhà máy xử lý nước thải. Vật liệu sinh học dựa trên EPS là những lựa chọn thay thế tiềm năng cho polyme tổng hợp trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như nông nghiệp, y tế và xây dựng, vì chúng có polysaccharides, protein và các chất axit humic.
Trong nghiên cứu này, các hạt kỵ khí được thu thập từ nhà máy xử lý nước thải nhà máy bia và nhà máy xử lý nước thải công nghiệp giấy. Bất kể các nguồn bùn khác nhau, EPS từ cả hai loại đều chủ yếu bao gồm protein. Phổ EEM xác nhận rằng tryptophan hoặc các thành phần giống protein là chất chiếm ưu thế, cùng với các thành phần giống humic.
Việc bổ sung EPS giúp cải thiện khả năng chống thấm nước/dầu mỡ. Kết quả tốt nhất đạt được với các mẫu EPS từ bùn công nghiệp giấy, được đặc trưng bởi tỷ lệ protein và hàm lượng kỵ nước cao hơn các mẫu EPS khác. Hơn nữa, các protein ngoại bào giàu tấm β và cuộn ngẫu nhiên sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vai trò cấu trúc của lớp phủ giấy.
Nghiên cứu này lần đầu tiên chứng minh rằng EPS có nguồn gốc từ các hạt kỵ khí thể hiện các đặc tính cản nước thú vị khi được sử dụng làm chất phụ gia phủ giấy. Quan trọng hơn, từ quan điểm của ngành giấy, các loại EPS này tăng cường khả năng chống thấm và hấp thụ dầu mỡ. Những vật liệu sinh học được thu hồi từ bùn thải dạng hạt này cung cấp nguồn tài nguyên bền vững cho ứng dụng công nghiệp và hứa hẹn hiện thực hóa một nền kinh tế tuần hoàn và bền vững.
Thông tin liên hệ