Исследование дрожжей нашло решение для очистки сточных вод оливкового завода

Резюме

Исследование в журнале Fermentation изучает использование дрожжей Yarrowia lipolytica для преобразования сточных вод оливковых заводов в ценные соединения для различных отраслей промышленности, решая проблему загрязнения сточных вод в оливковом масле. Хотя дрожжи и показывают многообещающие результаты, для их широкого внедрения в эффективную очистку и использование сточных вод оливковых заводов необходимо решать такие проблемы, как изменчивость сточных вод, помехи соединений и экономические факторы.

В новом проведенное исследование, опубликованная в журнале Fermentation, рассмотрела использование нетрадиционных дрожжей Ярроуия липолитическая для преобразования сточных вод оливковых заводов в ценные соединения, которые могут применяться в самых разных отраслях промышленности, включая биотопливо, пищевую промышленность и фармацевтические препараты.

Производство оливкового масла генерирует значительный объем сточных вод: по оценкам, во всем мире ежегодно этот показатель превышает 30 миллиардов литров. 

Эта вода является мощным и проблемным загрязнителем, характеризующимся высокой соленостью и электропроводностью, а также высокой кислотностью и большим количеством органических и фенольные соединения.

Эти характеристики делают его вредным для почвенных микробов, водной флоры и фауны и долгосрочного здоровья почвы. Фенольные соединения, в частности, способствуют устойчивости сточных вод к очистке, подавляя рост микробов.

Подавляющее большинство сточных вод оливковых заводов в настоящее время утилизируется одним из двух способов. Первый — через испарительные пруды, что приводит к повышенному загрязнению воздуха из-за выброса вредных и кислотных газов, таких как метан и сероводород, а также к загрязнению почвы и грунтовых вод из-за выщелачивания.

Второй способ — использование в качестве органического удобрения на сельскохозяйственных землях. Однако эта практика также вызывает растущую обеспокоенность. 

Исследования показали, что длительное и многократное применение агрохимических препаратов приводит к накоплению фенольных соединений, солей и тяжелых металлов в почве, снижению разнообразия и активности микроорганизмов, широкомасштабному воздействию на дикую природу и, в конечном итоге, к стерилизации и опустыниванию земель.

Несколько микробных организмов были предложены в качестве кандидатов для очистки сточных вод оливковых заводов. Исследователи полагают, что из них Ярроуия липолитическая выделяется не только своей способностью процветать в бедных питательными веществами, кислых и богатых фенолами средах, но и целым рядом ценных веществ, которые он может производить.

Среди других соединений дрожжи могут синтезировать липазы, важные в таких секторах, как переработка пищевых продуктов, фармацевтика и производство биотоплива; лимонную кислоту, используемую в таких различных отраслях, как производство моющих средств, гальваника и дубление кожи; и полиолы, включая маннит, эритрит и арабит, которые находят применение в таких продуктах, как низкокалорийные подсластители и увлажнители.

Дрожжи также синтезируют одноклеточные масла, богатые олеиновой и линолевой кислотами, которые пригодны для использования в качестве биодизеля или пищевых добавок. 

Модулируя условия культивирования, такие как уровень кислорода, pH и источник углерода, производство может быть адаптировано к различным конечным применениям. Полученные липидные профили могут даже имитировать какао-масло или служить предшественниками производных рицинолевой кислоты с разнообразными применениями.

Исследовательская группа подчеркивает, что эти возможности означают, что процесс очистки сточных вод может способствовать переходу к экономике замкнутого цикла в отрасли производства оливкового масла, что поддерживается не только научным сообществом, но и национальный и наднациональные государственные органы, такие как Европейский Союз.

Несмотря на обещания, широкое распространение Y. липолитика для очистки и валоризации сточных вод оливковых заводов существует ряд препятствий. 

Состав сточных вод сильно варьируется, на него влияют такие факторы, как сорт оливок, метод экстракции и сезонные условия, среди прочего. Эта изменчивость усложняет стандартизацию и производительность процесса.

Кроме того, соединения, особенно фенолы и соли, могут снижать микробную активность или выход продукта. В то время как некоторые штаммы переносят эти условия, другим требуется разбавление, предварительная обработка или добавки для поддержания эффективности.

Экономические факторы также создают препятствия. Хотя Y. липолитика могут расти в нестерильных, недорогих средах, крупномасштабные операции требуют систем с высокоэнергетическими стадиями, последующей переработкой и доступом на рынок для биопродуктов.

Однако исследователи полагают, что при достаточном количестве исследований, сосредоточенных на ключевых областях, дрожжи представляют собой экономически выгодный способ раскрытия потенциала сточных вод оливковых заводов, при этом безопасно удаляя их из окружающей среды. 

Они ссылаются на исследования, подтверждающие эту концепцию, и на значительный объем существующей литературы, подтверждающей эту точку зрения.

• Наука об окружающей среде и исследования загрязнения окружающей среды
• Журнал аналитических наук и прикладной биотехнологии