真菌处理废水转化为肥料的研究

从有机废物中制造肥料可以帮助减少化石燃料的消耗，促进可持续生产。一种方法是通过水热液化（HTL），它通过高温高压过程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索了使用真菌处理将剩余废水转化为农作物肥料的方法

“HTL使用来自猪粪或食物垃圾等有机来源的湿生物质。该过程产生废水，称为水热液化水相（HTL-AP），通常会被丢弃。我们知道它含有可用于肥料的营养物质，但它们大多是植物无法获得的有机形式。HTL-AP还可能含有有毒重金属，具体取决于生物废物的类型，”合著者、农业与生物工程系（ABE）副教授Paul Davidson说，该系是伊利诺伊州农业、消费者与环境科学学院和格兰杰工程学院的一部分

第一项研究的主要作者Vitória Leme说：“我们探索了使用白腐真菌杂色Trametes versicolor将有机氮化合物分解为氨或硝酸盐，并可能去除有毒成分。作为一种环保方法，杂色Trametis versicolor已被探索用于处理不同的废水，似乎是处理HTL-AP的有前景的候选者。”

Leme当时是ABE的硕士生，他开发了种植真菌并将其添加到废水中的方法。这项研究表明，用云芝处理含有5%HTL-AP的溶液3天，显著增加了硝酸盐和氨的浓度

莱姆毕业后，卡拉·洛佩兹接任。她作为农业系统工程技术与管理（ETMAS）的本科生进行了这项研究，ETMAS是ABE的两条本科学位途径之一

Lopez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相结合，进一步将氨转化为硝酸盐。该研究发现，同时接种变色斑蝥和硝化细菌会使HTL-AP中的硝酸盐浓度增加17倍

Lopez说：“我们研究了影响结果的不同因素，发现当微生物暴露在pH值为6至7.5的水中时，样本中硝酸盐和氨的增加幅度最大。”

“还有证据表明，真菌正在清除生物废物中的一些潜在有毒化合物。我们发现，这种处理产生了一种酶，已被证明可以降解毒素。”

在这两项研究有希望的结果的基础上，Davidson的研究小组现在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，处理应该尽可能靠近HTL工艺进行，建立循环经济，减少长距离运输重型湿生物质的需要

他解释说，“例如，如果你使用猪粪作为湿原料，你可以在养猪场附近建立整个系统，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工艺运行，提取废水，并在现场设置一个单独的系统来处理废水。如果你在养猪场旁边，附近可能有作物，你可以将处理过的废水用作肥料。”

第一项研究“水热液化水相真菌修复以提高无机氮的可用性”发表在《和利永》上。作者有维多利亚·莱姆、卡拉·洛佩兹、蒂亚戈·科斯塔、贝丝·康内蒂、劳里·B·莱昂内利、张元辉和保罗·戴维森

第二项研究“通过真菌和硝化细菌处理废水养分回收”发表在《农业》杂志上。作者包括卡拉·洛佩兹、维多利亚·莱姆、马尔钦·瓦尔泽查和保罗·戴维森 More information: Vitoria F.C. Leme et al, Hydrothermal liquefaction aqueous phase mycoremediation to increase inorganic nitrogen availability, Heliyon (2024). DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e31992

Karla Lopez et al, Wastewater Nutrient Recovery via Fungal and Nitrifying Bacteria Treatment, Agriculture (2024). DOI: 10.3390/agriculture14040580

Journal information: Heliyon