Ny teknologi kan miljøvenligt og billigt rense spildevand fra medicinalindustrien

Miljø og bæredygtighed 13. nov 2021 3 min Associate Professor Yifeng Zhang Skrevet af Kristian Sjøgren

Ved hjælp af energi fra spildevand fra eksempelvis husholdning eller produktion kan bakterier og nyudviklet teknologi fjerne en masse af de skadelige organiske molekyler fra spildevand fra både medicinalindustrien og mange andre brancher.

Interesseret i Miljø og bæredygtighed? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Spildevand fra medicinalfirmaer er en kompliceret og dyr affære.

Som tingene ser ud i dag, koster det enorme mængder energi (og penge) at varme spildevandet op for at få indholdet af skadelige organiske molekyler ud af det. Ofte er det ikke engang muligt at få det hele ud.

Der kan dog være en anden og billigere løsning, som forskere på Danmark Tekniske Universitet (DTU) har udviklet.

Teknologien består meget simpelt af en generator, som udnytter energi fra spildevandselskende bakterier til at producere radikaler fra hydrogenperoxid. Disse radikaler er i stand til at flå de organiske spildevandsmolekyler i medicinsk spildevand fra hinanden og dermed gøre vandet helt rent og sikkert for omgivelserne.

Teknologien har forskerne fra DTU patenteret. De sigter mod at kommercialisere opfindelsen over hele verden.

”Vores metode udnytter et levende system som motor i processen for at nedbryde de organiske medicinske molekyler. Det er en meget effektiv måde at gøre tingene på, som samtidig er miljøvenlig,” fortæller en af forskerne bag opfindelsen, lektor Yifeng Zhang fra Institut for Vand og Miljøteknologi ved DTU.

Forskningen bag teknologien er offentliggjort i Journal of Hazardous Materials.

Bakterier laver energi til vandrensning

Kernen i den nye opfindelse er bakterier, som er i stand til at udnytte husholdningsspildevand som fødekilde.

Disse bakterier findes overalt i miljøet og kan bruge forskellige organiske molekyler som føde og omdanne dem til elektroner, som de sender ud i omgivelserne.

Elektronerne samler forskerne op med en generator og udnytter energien i dem til at lave kemikalier, der kan nedbryde de skadelige organiske molekyler i spildevand fra medicinalindustrien.

De kemikalier, som forskerne kan lave med deres generator, er først og fremmest hydrogenperoxid, der i sig selv er meget reaktivt, og så aktive radikaler af hydrogenperoxid, som er meget effektive i forhold til at nedbryde produkter fra medicinalindustrien.

Radikalerne er stærke oxidanter og binder til og mineraliserer stort set alle organiske molekyler.

”Man kan sige, at vi udnytter energien i spildevand til at rense spildevand fra medicinalindustrien,” forklarer Yifeng Zhang.

Renser spildevand næsten 100 pct.

I studiet i Journal of Hazardous Materials har forskerne fra DTU valideret, at deres teknologi fungerer efter hensigten.

Forsøget er udført i spande med 20 liter medicinsk spildevand i hver.

Da forskerne startede generatoren, var bakterierne i husholdningsspildevandet i stand til at forsyne generatoren med nok energi til produktionen af hydrogenperoxidradikaler, således at det medicinske spildevand blev rent og ufarligt for mennesker i løbet af få minutter til få timer.

Det medicinske spildevand fik blandt andet reduceret indholdet af det antibakterielle middel ciprofloxacin med 100 pct., fik fjernet 100 pct. af spildevandets farve samt reduceret det kemiske iltbehov (et mål for graden af vandforurening) med 99,1 pct.

Teknologien var også i stand til at fjerne stort set alle proteinlignende stoffer og humiske stoffer (der blandt andet kommer fra nedbrydning af dødt organisk materiale som dyr og planter).

Økotoksikologiske tests med bakterier i spildevandet viste efterfølgende, at spildevandet efter rensningen var helt og aldeles ufarligt for levende organismer.

”Vandet er efterfølgende helt rent, og samtidig er det blevet rengjort på en meget miljøvenlig måde, hvor 75 pct. af energien kommer fra spildevand, mens de sidste 25 pct. forhåbentlig kan komme fra genanvendelige energiressourcer som vind- eller solenergi,” siger Yifeng Zhang.

Vil kommercialisere opfindelsen

Yifeng Zhang fortæller, at forskerne ikke er de første til at tænke på at udvikle metoder til at udnytte bakterier til at trække energi ud af spildevand, men at forskerne er de første til at udnytte den opsamlede energi til at rense spildevand fra medicinalindustrien.

Opdagelsen har da også allerede kastet et spinoff-firma af sig, hvor forskerne samarbejder med forskellige industrielle partnere om at få markedsført teknologien.

De tiltænkte kunder er først og fremmest private virksomheder, der i dag tjener penge på at rense spildevand fra medicinalindustrien. De kan formentlig se en idé i at kunne gøre det både mere energieffektivt, billigere og mere miljøvenligt.

”Vores teknologi kan udvide deres marked, og vi har også selv etableret et firma med henblik på at rense spildevand fra medicinalfirmaer her i Danmark. Der er et meget stort potentiale i at kunne gøre det på en billigere og mere miljøvenlig måde,” siger Yifeng Zhang.

Indtil videre er det næste skridt i forskningen dog først, at forskerne fra DTU skal vise, at de kan overføre resultaterne fra deres forsøg med 20 liter spildevand ad gangen til 1.000 liter spildevand ad gangen. De forsøg er ved at blive gennemført.

When microbial electrochemistry meets UV: the applicability to high-strength real pharmaceutical industry wastewater” er udgivet i Journal of Hazardous Materials. Novo Nordisk Fonden gav i 2016 støtte til medforfatter Irini Angelidaki til projektet ”Boosting Biomass Derived Syngas-to-biofuels Conversion with Microbial Electrochemical Fermentation (EcoFuel)”.

DTU Environment is one of the largest university departments specialising in water, environmental engineering and sustainability in Europe. The depart...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020