釀酒廢水變廢為寶實現(xiàn)資源化利用
中國科技網(wǎng)·科技日報哈爾濱10月17日電(記者李麗云)利用碳鏈增長技術(shù)(一種厭氧生物煉制方法)可以將中國釀酒廢水中殘留的高濃度乙醇、乳酸、短鏈脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為中鏈脂肪酸,從而變廢為寶,實現(xiàn)釀酒廢水資源化。記者17日從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉,由該校環(huán)境學(xué)院郭婉茜教授團隊完成的這一科研成果,10月12日在水處理領(lǐng)域頂級期刊《Water Research》上在線發(fā)表,并被該刊物公眾號作為亮點研究推送。該研究首次證實了釀酒廢水中的大部分溶解性有機物能通過碳鏈增長技術(shù),以中鏈脂肪酸的形態(tài)被回收再利用,其中乙醇和乳酸作為共同電子供體對此過程起了關(guān)鍵作用。
中鏈脂肪酸是包含6-12個碳原子的一元直鏈羧酸,包括己酸、庚酸和辛酸等,具有能量密度高,疏水性強和用途廣泛的優(yōu)點,可以被直接用作抑菌劑或進一步加工成芳香劑、食品添加劑、柴油、航空燃料等。當(dāng)前中鏈脂肪酸主要從動植物油脂和化石能源中提取,高昂的生產(chǎn)成本和對化石能源的依賴,使其大規(guī)模應(yīng)用受限。近年來,以廢棄物為原料低成本物合成中鏈脂肪酸備受關(guān)注,但是生物合成中較低的原料利用率和中鏈脂肪酸產(chǎn)率仍是需要解決的瓶頸問題。郭婉茜教授和團隊吳清蓮博士等通過試驗各種電子供體和電子受體,發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇和乳酸作為碳鏈增長反應(yīng)的共同電子供體時形成了一種協(xié)同作用,其避免了競爭反應(yīng)消耗底物并促使反應(yīng)過程產(chǎn)生的中間產(chǎn)物快速轉(zhuǎn)化為中鏈脂肪酸,有效地提高了中鏈脂肪酸的產(chǎn)率。出于經(jīng)濟和生態(tài)友好考慮,該研究團隊以富含乙醇、乳酸和短鏈脂肪酸的代表性廢棄生物質(zhì)——中國釀酒廢水為原料,研究其連續(xù)生產(chǎn)中鏈脂肪酸的可行性和效能,最終取得了高達80%的中鏈脂肪酸轉(zhuǎn)化率,產(chǎn)物主要以己酸為主。
此研究成果對利用碳鏈增長反應(yīng)生產(chǎn)中鏈脂肪酸時底物的選擇提供了理論和技術(shù)指導(dǎo),也為大量產(chǎn)生的中國釀酒廢水的資源化利用提供了一種新途徑。