酿酒废水变废为宝实现资源化利用
中国科技网·科技日报哈尔滨10月17日电(记者李丽云)利用碳链增长技术(一种厌氧生物炼制方法)可以将中国酿酒废水中残留的高浓度乙醇、乳酸、短链脂肪酸等营养物质转化为中链脂肪酸,从而变废为宝,实现酿酒废水资源化。记者17日从哈尔滨工业大学获悉,由该校环境学院郭婉茜教授团队完成的这一科研成果,10月12日在水处理领域顶级期刊《Water Research》上在线发表,并被该刊物公众号作为亮点研究推送。该研究首次证实了酿酒废水中的大部分溶解性有机物能通过碳链增长技术,以中链脂肪酸的形态被回收再利用,其中乙醇和乳酸作为共同电子供体对此过程起了关键作用。
中链脂肪酸是包含6-12个碳原子的一元直链羧酸,包括己酸、庚酸和辛酸等,具有能量密度高,疏水性强和用途广泛的优点,可以被直接用作抑菌剂或进一步加工成芳香剂、食品添加剂、柴油、航空燃料等。当前中链脂肪酸主要从动植物油脂和化石能源中提取,高昂的生产成本和对化石能源的依赖,使其大规模应用受限。近年来,以废弃物为原料低成本物合成中链脂肪酸备受关注,但是生物合成中较低的原料利用率和中链脂肪酸产率仍是需要解决的瓶颈问题。郭婉茜教授和团队吴清莲博士等通过试验各种电子供体和电子受体,发现当乙醇和乳酸作为碳链增长反应的共同电子供体时形成了一种协同作用,其避免了竞争反应消耗底物并促使反应过程产生的中间产物快速转化为中链脂肪酸,有效地提高了中链脂肪酸的产率。出于经济和生态友好考虑,该研究团队以富含乙醇、乳酸和短链脂肪酸的代表性废弃生物质——中国酿酒废水为原料,研究其连续生产中链脂肪酸的可行性和效能,最终取得了高达80%的中链脂肪酸转化率,产物主要以己酸为主。
此研究成果对利用碳链增长反应生产中链脂肪酸时底物的选择提供了理论和技术指导,也为大量产生的中国酿酒废水的资源化利用提供了一种新途径。