Możliwości odzysku polihydroksyalkanianów (PHA) w oczyszczalniach ścieków

• Autorzy: Wiśniowska Ewa , Włodarczyk-Makuła Maria

Warianty tytułu

EN

Possibilities of polyhydroxyalkanoate (PHA) recovery in sewage treatment plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współcześnie oczyszczalnie ścieków coraz częściej postrzegane są jako element gospodarki o obiegu zamkniętym. W wyniku tego na popularności zyskują technologie pozwalające na odzyskiwanie w oczyszczalniach różnego rodzaju produktów, jak np. biopolimerów. Koncepcja odzysku biopolimerów w oczyszczalniach jest stosunkowo nowa, aczkolwiek sama technologia ekstrakcji PHA z czystych kultur bakteryjnych znana jest już od lat 50. XX wieku. Szacunki wskazują, że zastosowanie w tym procesie mieszanych kultur bakteryjnych pozwala na obniżenie kosztów procesu, które są obecnie jedną z głównych barier szerszego stosowania biopolimerów w gospodarce. Niezbędne są także działania mające na celu zwiększenie społecznej świadomości zalet takiego rozwiązania. Dotychczas uruchomiono w oczyszczalniach ścieków kilka pilotażowych instalacji do pozyskiwania biopolimerów, a w najbliższej przyszłości planowane jest uruchomienie pierwszej instalacji w skali technicznej o wydajności kilku tysięcy ton rocznie.

EN

Today, sewage treatment plants are increasingly seen as part of the circular economy. As a result, technologies that allow the recovery of various types of products, such as biopolymers, are gaining popularity. The concept of biopolymer recovery in sewage treatment plants is relatively new, although the technology of PHA extraction from pure bacterial cultures has been known since the 1950s. Estimates indicate that the use of mixed bacterial cultures in this process allows for the reduction of process costs, which are currently one of the main barriers to the wider use of biopolymers in the economy. Actions are also needed to increase public awareness of the benefits of such a solution. So far, several pilot installations for obtaining biopolymers have been launched in sewage treatment plants, and in the near future it is planned to launch the first installation on a technical scale with a capacity of several thousand tons per year.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie ścieków; tworzywa polimerowe; PHA; oczyszczalnie ścieków

EN

sewage treatment; polymer materials; PHA; wastewater treatment plant

• Wydawca: Wydawnictwo 2K TECHNOLOGIE s.c.
• Czasopismo: Technologia Wody
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 3-4 (71-72)
• Strony: 32--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Wiśniowska Ewa

• Politechnika Częstochowska, Katedra Inżynierii Środowiska

autor

Włodarczyk-Makuła Maria

• Politechnika Częstochowska, Katedra Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] https://www.plasticseurope.org/pl/ resources/publications/619-plastics-facts-2018, Plastics-The Facts 2018. Plastics Europe.
• [2] Nocoń W., Moraczewska-Majkut K., Wiśniowska E., Pałka M., Mikroplastik w wodzie – stopień zanieczyszczenia i zagrożenia związane z obecnością tych mikrozanieczyszczeń, Technologia Wody, 60, 4, 2018, 24-29.
• [3] Chamas A., Moon H., Zheng J., Qiu Y., Tabassum T., Jang J., Abu-Omar M., Scott S.L., Suh S., Degradation rates of plastics in the environment, ACS Sustainable Chem. Eng., 8, 9, 2020, 3494-3511.
• [4] Müller R.-J.; Kleeberg I.; Deckwer W.-D. Biodegradation of polyesters containing aromatic constituents. J. Biotechnol. 86, 2001, 87–95.
• [5] Kurcok P., Kawalec M., Sobota M., Michalak M., Kwiecień M. Jurczyk S., Polihydroksyalkaniany-zastosowanie i recykling, Polimery, 62, 5, 2017, 364-370.
• [6] Liu F., Li J., Zhang X., Bioplastic production from wastewater sludge and application, The 5th International Conference on Water Resource and Environment (WRE 2019), IOP Conf. Series, Earth and Environmental Science, 344, 2019, 012071.
• [7] docs.european-bioplastics.org/publications/EUBP_Facts_and_figures.pdf.
• [8] Cesário M.T.F., Dias de Almeida M.C.M., Lignocellulosic Hydrolysates for the production of polyhydroxyalkanoates, in: Kamm B. (Eds.), Microorganisms in Biorefineries, Microbiology Monographs, Springer-Verlag, Berlin Heilderberg 2015.
• [9] López-Gómez J.P., Pérez-Rivero C., Cellular systems, in: Moo-Young M., Comprehensive Biotechnology, vol. 1. Scientific Fundamentals of Biotechnology, Elsevier B.V. 2019.
• [10] Braunegg G., Bona R., Schellauf F., Wallner E., Polyhydroxyalkanoates (PHAs): sustainable biopolyester production, Polimery, 47, 7-8, 2002, 479-484.
• [11] Menin L., Perrault A., Smith S.R. (2017) Feasibility of biopolymer production in wastewater treatment compared to standard energy recovery practices from sewage sludge anaerobic digestion, IWA Specialist Conference on Sludge Management SludgeTech, https://www.researchgate.net/publication/328901773_Feasibility_of_biopolymer_production_in_wastewater_treatment_compared_to_standard_energy_recovery_practices_from_sewage_ sludge_anaerobic_digestion.
• [12] Morgan-Sagastume, F., Hjort, M., Cirne, D., Gérardin, F., Lacroix, S., Gaval, G., Karabegovic, L., Alexandersson, T., Johansson, P., Karlsson, A., Bengtsson, S., Arcos-Hernández, M. V., Magnusson, P., Werker, A., Integrated production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) with municipal wastewater and sludge treatment at pilot scale. Bioresource Technology, 181, 2015, 78-89.
• [13] Grothe, E.; Moo-Young, M.; Chisti, Y. Fermentation optimization for the production of poly(_-hydroxybutyric acid) microbial thermoplastic. Enzym. Microb. Technol. 25, 1999, 132–141.
• [14] Bengtsson S., Werker A., Christensson M., Welander T., Production of polyhydroxyalkanoates by activated sludge treating a paper mill wastewater, Bioresource Technology, 99, 3, 2008, 509-516.
• [15] Hassan M.A., Shirai Y., Kusubayashi N., Abdul Karim M. I., Nakanishi K., Hashimoto K., Effect of formic acid on the yield of bioplastics from palm oil effluent, in: Greenfield P.F., Liu C.Y., Tay J.H., Lu G.Q., Lua A.C., Toh K.C. (Eds.), Sustainable Energy and Environmental technology, Proceednigs of the Asia Pacific Conference, 19-21 June 1996, Singapore, pp. 155 – 164.
• [16] Chua A.S., Takabatake H., Satoh H., Mino T., Production of polyhydroxyalkanoates (PHA) by activated sludge treating municipal wastewater: effect of pH, sludge retention time (SRT), and acetate concentration in influent, Water Research, 37, 15, 2003, 3602-3611.
• [17] Yogesh S., Nirmal Kumar G., Saravanakumar P., Dhayananth N., Ramesh Babu N.G., Effect of pH and Temperature on synthesis of polyhydroxyalkanoates from dairy wastewater, International Journal of Engineernig Research and Technology, 3, 1, 2014, 1081-1086.
• [18] Dadsena K.K., Kalyani G., Singh-Baikuntha R., Effect of pH on PHA Production from different Streptomyces Species, Iternational Journal of Research in Applied Natural and Social Sciences, 4, 5, 2016, 67-72.
• [19] Takabatake H. Sato H., Sato T., Mino T., Matsuo T., PHA (polyhydroxyalkanoate) production potential of activated sludge treating wastewater., Water Science & Technology, 45, 12, 2002, 119-126.
• [20] Jacquel N., Lo C., Wei Y., Wu H., Wang S., Isolation and purification of bacterial poly(3-hydroxyalkanoates), Biochemical Engineering Journal, 39, 2008, 15-27.
• [21] Kunasundari B., Sudesh K., Isolation and recovery of microbial polyhydroxyalkanoates, eXPRESS Polymer Letters, 5, 7, 2011, 620–634.
• [22] Traussnig H., Kloimstein E., Kroath H., Estermann R., Extracting agents for poly-d(-)-3-hydroxybutyric acid, U.S. Patent 4,968,611, 1990.
• [23] Bugnicourt E., Cinelli P., Lazzeri A., Alvarez V., Polyhydroxyalkanoate (PHA): Review of synthesis, characteristics, processing and potential applications in packaging, eXPRESS Polymer Letters, 8, 11, 2014, 791–808.
• [24] The world’s first bioplastics from sewage, Bioplastics Magazine, 6, 2015, 32-33.
• [25] https://www.sirris.be/nl/node/47116.
• [26] Mosquera-Corral A., Carvalho G., Fra- -Vázquez A., Ntaikou I., Oleskowicz-Popiel P., Palmeiro-Sánchez T., Reis M., Suárez-Ojeda M.E., Chapter 18. Recovery of organic added value products from wastewater, in: Le,a J.M., Suarez S. (Eds.), Innovative Wastewater Treatment and Resource Recovery Technologies, IWA Publishing, London 2017.
• [27] Alexandersson T. i in., PHARIO – A Full Scale/Pilot Scale Practical evaluation of regional biopolymer value chains built on residual management services. Report number: STOWA 2017-15, ISBN 978.90.5773.752.7.
• [28] Valentino F.,MoretAnterrieu S., Arcos M., Bengtsson S., Degrazia G., Hjort M., Johansson P., Karlsson A., Karabegovic L., Magnusson P., Morgan F., Quadri L., Train E., Bruus J.,to G., Lorini L., Bolzonella D., Pavan P., Majone M., Pilot-scale polyhydroxyalkanoate production from combined treatment of organic fraction of municipal solid waste and sewage sludge, Ind. Eng. Chem. Res., 58, 27, 2019, 12149-12158.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).