迈博,污水变蛋白？荷比科学家探索下水道到餐桌的创新氮循环技术
发表时间：2024-09-17 | 作者：开云
焦点提醒：污水变卵白？荷比科学家摸索下水道到餐桌的立异氮轮回手艺 
污水变卵白？荷比科学家摸索下水道到餐桌的立异氮轮回手艺
来历：奥尼卡水处置立异中间（微旌旗灯号：Organica_Water）
本文已取得授权
2015年5月，比利时根特年夜学的声誉传授Willy Verstraete和他的学生Silvio Matassa在闻名期刊《Environmental Sciene & Technology》颁发一篇文章，文中他们第一次提出“能量变卵白质”的概念（Power-to-Protein， 简称PtP）。
这个“新”概念背后是污水处置的一种脱氮工艺——将氨氮间接转化成微生物卵白质，跳过氮气转化这一步，构成一个抄近路的氮轮回的进级模式 。理论上，它仿佛是挺绿色环保的出产卵白质的体例，比典范方式耗能更少，还将“废料”转化为高附加值的产物。
Willy Verstraete对Power-to-Protein概念的讲授视频
四年曩昔了，这项目进展若何呢？在本期的“学术礼拜四”专栏里，我们一路来看看吧。
奥尼卡水处置立异中间
作者：瓦村农民
污水变卵白的脱氮新工艺
这个脱氮工艺的道理是经由过程吹脱，去除污水中的氨氮，并转化为硫酸铵。在后续的生物反映器里，硫酸铵经由过程生物合成间接转化为单细胞卵白（Single cell protein，简称SCP）。
促进这个生物合成的是一群叫氢氧化细菌(Hydrogen-oxidizing bacteria)的微生物，它是一种好氧或兼性的化能无机养分菌(lithoautrophs)。它能用氢气和氧气作为电子供体和受体，快速固定二氧化碳，经由过程1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)或逆三羧酸轮回进行细胞合成。主要的是，吉布斯自在能的理论计较也撑持这个反映的自觉进行——这个反映会发生年夜量的能量和生成ATP。
除铵以外，还原性氢氧化细菌利用二氧化碳作为碳源，氢作为能量源，氧作为电子受体。这不都是能够在污水处置厂能够找到的原材料吗？这引发了以Verstraete传授为代表的污水资本收受接管专家的爱好！
基在氢氧化细菌的生物精辟厂蓝图 | 图源：Water Research
其实早在上世纪70年月，就已科学家就最先存眷这类细菌，那时它被视作能制造多种产物的细菌，此中就包罗微生物单细胞卵白(SCP)的合成。这类细菌之所以被赐与厚望，是由于它在新陈代谢方面超高的矫捷性和多功能性——它不但能在异养和自养模式间轻松切换，并且能够间歇或持续进行。
项目进展
2016年头，他们展开可行性研究，地址选在荷兰的阿姆斯特丹西区污水厂。方针是阐发Power-to-Protein的项目跟本地哪些潜伏资本需求相婚配，肯定其手艺和经济可行性，确立终究的研究标的目的。
初步阐发成果显示，污水中包含的SCP潜力可不雅——阿姆斯特丹西区污水厂一年发生的污泥消化液可转化出6300吨SCP，这相当在能知足阿姆斯特丹36%的净卵白需求。别的他们还对卵白的养分价值、可消化性、变应原性和公家接管度进行了初步评估，以求肯定高效的氨提取方式。
阿姆斯特����app丹污水厂的SCP的可行性阐发
基在可研成果，他们经由过程TKI水手艺项目申请帮助，并和阿姆斯特丹水委会Waternet、垃圾发电公司AEB、水轮回研究所KWR等机构合作，筹集了在阿姆斯特丹继续中试尝试的资金。
P-to-P项目标合作机构组织
中试工场有两个地址，一个在阿姆斯特丹西边的Horstermeer污水厂，一个为荷兰东部的Enschede污水厂。设想的反映器体积为400L，产能为1kg卵白质/天。他们经由过程用气相转移氨来确保微生物产物的平安性，经由过程分析丈量来肯定氮气收受接管率，生物反映器的表示和产物的微生物靠得住性。
到了2019年，我们等来了中试进展陈述。成果显示，当前工艺的平安性获得进一步确认——源自污水处置的硫酸铵病原体能够疏忽不计。可惜的是，中试的产能其实不抱负，反映器天天平均只能出产0.5kg/m³的SCP，远低在预期的1.7kg/m³的程度。这申明今朝的生物转化效力还待提高，设想理念需要进一步优化。
位在Horstermeer污水厂的中试装备和提取的SCP产物展现| 图源：Allied Water
将来打算
虽然听上去进展有所受挫，合作方仿佛还没有抛却，本年年头他们再次经由过程TKI启动了后续项目：他们总结中试的教训，将回过甚研究生物反映器的氢转移的根本历程，但愿经由过程加深对道理的熟悉来改良反映器的设想。究竟，在平安的条件下，他们还需要显著提高优良卵白的产量才能使这个夸姣概念酿成经济可行的商品。
PtP位在荷兰NEMO 博物馆的展现柜| 图源：PowertoProtein
假如这个9月你恰好途经荷兰，能够斟酌去一趟阿姆斯特丹的NEMO科学博物馆。馆里比来有个"将来食物"(FUTURE FOOD)展，你在那边将体验一段高科技的将来食物之旅，你会看到各类虫豸美食、试管牛肉和各类新的育种方式。展馆给“POWER to PROTEIN”也放置了展出的空间。10月6日之前大师假如刚好颠末，都还来得和去看个热烈。
参考材料
1.https://www.powertoprotein.eu/
2.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004313541400726X?via%3Dihub
3.https://www.alliedwaters.com/news/power-to-protein-safe-protein-production-from-wastewater/
4.http://edepot.wur.nl/441213
【奥尼卡水处置立异中间】
从鹿特丹到北京，从布达佩斯到雅加达，分享全球各地情况工作者的小我博客、立异案例和理念。
不求高峻上，但求真善美！用跨界思惟让污水处置走进漂亮新世界。
更
多
精
彩
焦点提醒：污水变卵白？荷比科学家摸索下水道到餐桌的立异氮轮回手艺
污水变卵白？荷比科学家摸索下水道到餐桌的立异氮轮回手艺
来历：奥尼卡水处置立异中间（微旌旗灯号：Organica_Water）
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2015年5月，比利时根特年夜学的声誉传授Willy Verstraete和他的学生Silvio Matassa在闻名期刊《Environmental Sciene & Technology》颁发一篇文章，文中他们第一次提出“能量变卵白质”的概念（Power-to-Protein， 简称PtP）。
这个“新”概念背后是污水处置的一种脱氮工艺——将氨氮间接转化成微生物卵白质，跳过氮气转化这一步，构成一个抄近路的氮轮回的进级模式 。理论上，它仿佛是挺绿色环保的出产卵白质的体例，比典范方式耗能更少，还将“废料”转化为高附加值的产物。
Willy Verstraete对Power-to-Protein概念的讲授视频
四年曩昔了，这项目进展若何呢？在本期的“学术礼拜四”专栏里，我们一路来看看吧。
奥尼卡水处置立异中间
作者：瓦村农民
污水变卵白的脱氮新工艺
这个脱氮工艺的道理是经由过程吹脱，去除污水中的氨氮，并转化为硫酸铵。在后续的生物反映器里，硫酸铵经由过程生物合成间接转化为单细胞卵白（Single cell protein，简称SCP）。
促进这个生物合成的是一群叫氢氧化细菌(Hydrogen-oxidizing bacteria)的微生物，它是一种好氧或兼性的化能无机养分菌(lithoautrophs)。它能用氢气和氧气作为电子供体和受体，快速固定二氧化碳，经由过程1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)或逆三羧酸轮回进行细胞合成。主要的是，吉布斯自在能的理论计较也撑持这个反映的自觉进行——这个反映会发生年夜量的能量和生成ATP。
除铵以外，还原性氢氧化细菌利用二氧化碳作为碳源，氢作为能量源，氧作为电子受体。这不都是能够在污水处置厂能够找到的原材料吗？这引发了以Verstraete传授为代表的污水资本收受接管专家的爱好！
基在氢氧化细菌的生物精辟厂蓝图 | 图源：Water Research
其实早在上世纪70年月，就已科学家就最先存眷这类细菌，那时它被视作能制造多种产物的细菌，此中就包罗微生物单细胞卵白(SCP)的合成。这类细菌之所以被赐与厚望，是由于它在新陈代谢方面超高的矫捷性和多功能性——它不但能在异养和自养模式间轻松切换，并且能够间歇或持续进行。
项目进展
2016年头，他们展开可行性研究，地址选在荷兰的阿姆斯特丹西区污水厂。方针是阐发Power-to-Protein的项目跟本地哪些潜伏资本需求相婚配，肯定其手艺和经济可行性，确立终究的研究标的目的。
初步阐发成果显示，污水中包含的SCP潜力可不雅——阿姆斯特丹西区污水厂一年发生的污泥消化液可转化出6300吨SCP，这相当在能知足阿姆斯特丹36%的净卵白需求。别的他们还对卵白的养分价值、可消化性、变应原性和公家接管度进行了初步评估，以求肯定高效的氨提取方式。
阿姆斯特����app丹污水厂的SCP的可行性阐发
基在可研成果，他们经由过程TKI水手艺项目申请帮助，并和阿姆斯特丹水委会Waternet、垃圾发电公司AEB、水轮回研究所KWR等机构合作，筹集了在阿姆斯特丹继续中试尝试的资金。
P-to-P项目标合作机构组织
中试工场有两个地址，一个在阿姆斯特丹西边的Horstermeer污水厂，一个为荷兰东部的Enschede污水厂。设想的反映器体积为400L，产能为1kg卵白质/天。他们经由过程用气相转移氨来确保微生物产物的平安性，经由过程分析丈量来肯定氮气收受接管率，生物反映器的表示和产物的微生物靠得住性。
到了2019年，我们等来了中试进展陈述。成果显示，当前工艺的平安性获得进一步确认——源自污水处置的硫酸铵病原体能够疏忽不计。可惜的是，中试的产能其实不抱负，反映器天天平均只能出产0.5kg/m³的SCP，远低在预期的1.7kg/m³的程度。这申明今朝的生物转化效力还待提高，设想理念需要进一步优化。
位在Horstermeer污水厂的中试装备和提取的SCP产物展现| 图源：Allied Water
将来打算
虽然听上去进展有所受挫，合作方仿佛还没有抛却，本年年头他们再次经由过程TKI启动了后续项目：他们总结中试的教训，将回过甚研究生物反映器的氢转移的根本历程，但愿经由过程加深对道理的熟悉来改良反映器的设想。究竟，在平安的条件下，他们还需要显著提高优良卵白的产量才能使这个夸姣概念酿成经济可行的商品。
PtP位在荷兰NEMO 博物馆的展现柜| 图源：PowertoProtein
假如这个9月你恰好途经荷兰，能够斟酌去一趟阿姆斯特丹的NEMO科学博物馆。馆里比来有个"将来食物"(FUTURE FOOD)展，你在那边将体验一段高科技的将来食物之旅，你会看到各类虫豸美食、试管牛肉和各类新的育种方式。展馆给“POWER to PROTEIN”也放置了展出的空间。10月6日之前大师假如刚好颠末，都还来得和去看个热烈。
参考材料
1.https://www.powertoprotein.eu/
2.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S004313541400726X?via%3Dihub
3.https://www.alliedwaters.com/news/power-to-protein-safe-protein-production-from-wastewater/
4.http://edepot.wur.nl/441213
【奥尼卡水处置立异中间】
从鹿特丹到北京，从布达佩斯到雅加达，分享全球各地情况工作者的小我博客、立异案例和理念。
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上一篇:迈博,中国城镇污水处理厂能耗统计与基准分析 张羽就，席佳锐，陈玲，宫徽(同济大学环境科学与工程学院，上海200092)