امروزه یکی از چالش های پیش رو بشر، مسئله پساب هاست. بر هیچ کس پوشیده نیست که پساب های شهری و صنعتی، منجر به آلودگی آب و خاک می شود و سلامت افراد را، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، به مخاطره می اندازند.
امروزه با توجه به پیشرفت هایی که در زمینه مهندسی و علوم زیستی حاصل شده، می توان در کنار تصفیه پساب، از آن ها به انرژی و مواد ارزشمند نیز رسید.
پساب و تولید انرژی
می توان از طریق تنفس بی هوازی بعضی میکروارگانیسم ها، از پساب ها به گازهای زیستی رسید. گازهای زیستی به طور عمده از متان و کربن دی اکسید تشکیل شده و به کمک آن می توان برق و حرارت تولید کرد. به طور حدودی، می توان از هر تن پساب انسانی، به ۲۰۰ تا ۹۰۰ متر مکعب گاز متان رسید.
پساب و کود
در کنار گازهای زیستی، موادی حاصل می شوند که می توان از آن ها به عنوان کود استفاده کرد (digestate). این مواد علاوه بر کاربرد مذکور، مقاومت خاک را در برابر فرسایش افزایش می دهد.
پساب و ریزجلبک ها
یکی از روش های موثر و کارا در تصفیه پساب های انسانی و حیوانی، استفاده از ریزجلبک هاست.
پساب های حیوانی و انسانی، دارای مواد مناسب جهت رشد ریزجلبک ها هستند. ریزجلبک ها بر روی سطحی مناسب تثبیت می شوند و در معرض پساب قرار می گیرند و با مصرف مواد موجود در آن، رشد می کنند و منجر به تصفیه پساب می شوند.
می توان از مواد حاصله از زیست توده و خود آن، به مواد ارزشمندی، همچون سوخت های زیستی، مکمل های دام، پلاستیک های زیستی و گازهای زیستی رسید.
پساب و سلول های سوختی
یک روش دیگر در تصفیه پساب ها و رسیدن به انرژی و مواد ارزشمند، استفاده از سلول های سوختی میکروبی است.
در این نوع سلول های سوختی، میکروارگانیسم های مورد نظر بر روی آند، بصورت زیست لایه تثبیت می شوند و با مصرف ماده ای خاص در پساب، الکترون تولید می کنند (واکنش اکسایش) که به کاتد انتقال می یابد. علاوه بر تولید الکتریسیته، سلول های سوختی میکروبی برای بازیابی مواد ارزشمند پساب، مانند فسفر، می توانند به کار روند.
البته سلول های سوختی میکروبی هنوز برای استفاده های تجاری و کاربردی مناسب نیستند و برای این امر باید اقتصادی تر و موثرتر طراحی شوند.
در تحقیقی که اخیرا صورت گرفته، محققان با پوشاندن پلیمرهای غیر رسانا توسط نانو ذرات پلاتین که در سلول های سوختی میکروبی نقش کاتالیزری ایفا می کنند، توانستنند بهبودی قابل توجه در کارآیی سیستم به وجود آورند.
در تحقیقی دیگر، محققان با کمک الکترودهای کاغذی و پوشانده شده با خمیر کربنی، که مخلوطی ساده از گرافیت و روغن های معدنی است، توانستند سلول سوختی کارا و اقتصادی بسازند.
در این سلول سوختی میکروبی از باکتری Shewanella oneidensis MR-1 استفاده شده که با مصرف یون های فلزی سنگین سمی، الکترون دفع می کند.
پساب و همزیستی قارچ
بعضی از پساب ها، به واسطه ی وجود برخی مواد چون فلزات سنگین و فسفر، منجر به آلودگی و پدیده شکوفایی جلبکی می شوند.
این پدیده منجر به مرگ موجودات دریایی می شود و در اکوسیستم آن ناحیه اختلال به وجود می آورد. به تازگی، محققان گونه ای از قارچ ها را شناسایی کرده اند که می توان به کمک آن ها، فلزات سنگین را جدا نمود.
این گونه قارچ ها در اثر همزیستی با جلبک ها، رشد و فعالیت قابل توجهی از خود نشان می دهند. یک راهکار ارائه شده جهت استفاده از این گونه قارچ ها، استفاده از آن ها در حین پدیده شکوفایی جلبکی است. شکوفایی جلبکی، که خود پدیده ای مضر محسوب می شود، بشدت تحت تاثیر آلودگی آب هاست و به راحتی در آب های آلوده شده از پساب ها رخ می دهد.
هنگام بروز شکوفایی جلبکی، با استفاده از قارچ های مذکور، به علت اثرات همزیستی آن ها با جلبک ها، می توان به طور موثر فلزات سنگین موجود را کاهش داد، علاوه بر آن به کمک باکتری های مناسب که کربنات تولید می کنند، می توان خاصیت اسیدی آب را هم کاهش داد.
پساب و کنترل سلامتی با کمک DNA
با بررسی دقیق DNA های پاتوژن ها و ویروس های موجود در پساب های انسانی، می توان نظارت و کنترل بهتری بر وضعیت کلی سلامت افراد داشت، البته در این زمینه چالش های زیادی در ردیابی اطلاعات وجود دارد.
محققین امیدوارند که در آینده بتوانند به این چالش ها فائق آیند. این ایده هم اکنون بصورت آزمایش و تحقیقاتی، بر روی پساب دانشگاه استنفورد در حال اجراست.
در این متن سعی بر آن بود تا مباحث نسبتا جدید مطرح در محافل علمی، در حوزه ی پساب و تصفیه و کاربردهای آن، مطرح شود.
منبع : زیست فن
ثبت ديدگاه