2019-9 荷蘭比利時科學家探索下水道到餐桌的創新氮循環技術
【濟南純水設備 http://www.2upl.com】2015年5月，比利時根特大學(university of Ghent)名譽教授威利·弗斯特雷特(Willy Verstraete)和他的學生西爾維奧·馬塔薩(Silvio Matassa)在《環境科學與技術》(Environmental Sciene & Technology)上發表了一篇文章，首次提出了“power-to-protein”(PtP)的概念。
“新”概念的背后是污水處理的反硝化過程，直接將氨氮轉化為微生物蛋白，繞過氮轉化步驟，創造了一個氮循環升級的捷徑模型。從理論上講南通純水設備，這似乎是一種更環保的生產蛋白質的方法，比傳統方法消耗更少的能量南通水處理設備，并將“廢物”轉化為更高價值的產品。
四年過去了，項目進展如何?請看本周四的《學術》雜志。
介紹了一種新型的廢水脫氮工藝
反硝化過程的原理是將污水中的氨氮吹脫成硫酸銨。在后續的生物反應器中，硫酸銨通過生物合成直接轉化為單細胞蛋白(single-cell protein, SCP)。
促進細菌生物合成的微生物是一組稱為氫氧化物(氫氧化細菌)的微生物，它是一種好氧兼性細菌，具有無機營養物(巖石營養物)的能力。它可以利用氫和氧作為電子供體和受體，快速固定二氧化碳，并通過1,5 -二磷酸核酮糖(RuBP)或三羧酸反循環進行細胞合成。重要的是吉布斯自由能的計算也支持這個自發反應，它產生很多能量，產生ATP。
除氨外，還原性氫氧化物細菌還利用二氧化碳作為碳源，氫作為能量源，氧作為電子受體。這些不都是污水處理廠的原料嗎?這引起了以Verstraete教授為代表的污水回收專家的興趣!
科學家們從20世紀70年代開始研究這種細菌南通純水設備，當時人們認為它可以生產多種產品，包括合成微生物單細胞蛋白(SCP)。這種細菌因其代謝的靈活性和多樣性而備受期待——它可以很容易地在異養和自養模式之間切換，但也可以間歇性或連續地切換。
項目進展2016年初，他們開展可行性研究南通水處理設備，地點選在荷蘭的阿姆斯特丹西區污水廠。目標是分析Power-to-Protein的項目跟當地哪些潛在資源需求相匹配，確定其技術和經濟可行性，確立最終的研究方向。
初步分析結果顯示，污水中蘊含的SCP潛力可觀——阿姆斯特丹西區污水廠一年產生的污泥消化液可轉化出6300噸SCP，這相當于能滿足阿姆斯特丹36%的凈蛋白需求。另外他們還對蛋白的營養價值、可消化性、變應原性以及公眾接受度進行了初步評估，以求確定高效的氨提取方法。
基于可研結果，他們通過TKI水技術項目申請資助，并和阿姆斯特丹水委會Waternet、垃圾發電公司AEB、水循環研究所KWR等機構合作，籌集了在阿姆斯特丹繼續中試實驗的資金。
中試工廠有兩個地點，一個在阿姆斯特丹西邊的Horstermeer污水廠，一個為荷蘭東部的Enschede污水廠。設計的反應器體積為400L，產能為1kg蛋白質/天。他們通過用氣相轉移氨來確保微生物產品的安全性，通過綜合測量來確定氮氣回收率，生物反應器的表現和產品的微生物可靠性。
到了2019年，我們等來了中試進展報告。結果顯示，當前工藝的安全性得到進一步確認——源自污水處理的硫酸銨病原體可以忽略不計。遺憾的是，中試的產能并不理想，反應器每天平均只能生產0.5kg/m3的SCP，遠低于預期的1.7kg/m3的水平南通純水設備。這說明目前的生物轉化效率還有待提高，設計理念需要進一步優化。
未來計劃
盡管聽上去進展有所受挫，合作方似乎還沒有放棄，今年年初他們再次通過TKI啟動了后續項目：他們總結中試的教訓，將回過頭研究生物反應器的氫轉移的基礎進程，希望通過加深對原理的認識來改進反應器的設計南通水處理設備。畢竟，在安全的前提下，他們還需要顯著提高優質蛋白的產量才能使這個美好概念變成經濟可行的商品。
如果這個9月你剛好路過荷蘭，可以考慮去一趟阿姆斯特丹的NEMO科學博物館。館里最近有個"未來食品"(FUTURE FOOD)展，你在那里將體驗一段高科技的未來食品之旅，你會看到各種昆蟲美食、試管牛肉以及各種新的育種方法。展館給“POWER to PROTEIN”也安排了展出的空間。10月6日之前大家如果恰好經過，都還來得及去看個熱鬧。濟南水處理設備，濟南去離子水設備。 濟南純水設備，濟南醫用純水設備
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