利用有机废物生产肥料不仅能减少化石燃料的使用，还能推动可持续发展。其中一种方法是通过水热液化(HTL)，在高温高压的条件下将生物质转化为生物原油。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的两项研究探讨了如何利用真菌处理将剩余废水转化为农作物肥料。
- 玛丽安·斯坦
HTL过程使用来自猪粪或食物垃圾等有机来源的湿生物质。该过程会产生一种称为水热液化水相(HTL-AP)的废水，通常被丢弃。虽然我们知道它含有可用作肥料的营养成分，但大多数以植物无法吸收的有机形式存在。此外，HTL-AP中可能含有有毒重金属，这取决于生物废物的种类，”合著者保罗·戴维森表示，他是农业和生物工程系(ABE)的副教授，该系隶属于伊利诺斯州农业、消费者和环境科学学院和格兰杰工程学院。
“我们研究了使用白腐菌(Trametes versicolor)将有机氮化合物转化为氨或硝酸盐，并可能去除有毒成分。作为一种环保的处理方法，T. versicolor已被探索用于处理不同类型的废水，似乎是处理HTL-AP的有前景的候选者，”第一项研究的主要作者维多利亚·莱梅说。
当时作为ABE硕士研究生的莱梅，开发了一种将真菌种植并添加到废水中的方法。研究表明，在含有5% HTL-AP的溶液中，经过3天的处理，硝态氮和氨的浓度显著增加。
莱梅毕业后，卡拉·洛佩兹接手了这项工作。她作为农业系统工程技术与管理(ETMAS)的本科生参与了这项研究，这是ABE的两个本科学位路径之一。
洛佩兹是第二项研究的主要作者，该研究将真菌处理与细菌硝化过程结合，进一步将氨转化为硝酸盐。研究发现，同时接种白腐菌和硝化菌可使HTL-AP中的硝酸盐浓度提高17倍。
洛佩兹表示：“我们研究了影响结果的不同因素，发现当微生物置于pH值为6到7.5的水中时，样品中硝酸盐和氨的含量都显著增加。”她补充道：“还有证据表明，真菌正在去除生物垃圾中的一些潜在有毒化合物。我们发现这种处理方法产生了一种酶，可以降解毒素。”
图像
Captio
karla Lopez正在研究废水的真菌处理
基于这两项研究的成果，戴维森的研究小组目前正致力于利用处理过的废水种植水培作物。
他说，理想情况下，这种处理应尽可能接近HTL过程，以建立循环经济，减少长途运输重而湿的生物质的需求。
“例如，如果你使用猪粪作为湿原料，可以在养猪场附近建立一个完整的系统，那里有成千上万头猪和大量的粪便。你可以收集粪便并通过HTL过程进行处理，提取废水，并建立一个单独的系统来现场处理废水。如果你在养猪场附近，可能会有农作物，你可以用处理过的废水作为肥料。”
第一项研究“水热液化水相微修复以增加无机氮的可用性”发表在Heliyon [https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31992]]上。作者包括维多利亚·莱梅、卡拉·洛佩兹、蒂亚戈·科斯塔、贝丝·康纳蒂、劳里·b·莱昂内利、张媛慧和保罗·戴维森。这项工作得到了美国农业部国家食品和农业研究所的支持，Hatch项目1021253。
第二项研究“通过真菌和硝化细菌处理回收废水养分”发表在农业[https://doi.org/10.3390/agriculture14040580]]上。作者包括卡拉·洛佩兹、维多利亚·莱梅、马辛·瓦泽查和保罗·戴维森。这项工作部分由美国农业部国家食品和农业研究所资助，Hatch项目1021253。
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