우리의 현대 사회는 에너지 생산 및 폐기물 관리와 관련된 어려움에 직면 해 있습니다. 이러한 맥락에서, 에너지 생산 자원으로 폐기물 스트림을 활용하는 기술은 수요가 있습니다. 이러한 접근 방식의 유망한 예는 광수 반응기의 마이크로 앨적 바이오 매스 성장을 통해 바이오 에너지 생산을 위해 도시 폐수를 활용하는 것입니다.
광각 반응기의 기질로서 폐수 사용은이 폐기물 스트림에서 미세 조류 바이오 매스 생산에 필요한 다량의 물과 영양소가 쉽게 구할 수 있기 때문에 경제적으로 실현 가능하다는 것이 경제적으로 입증되었습니다. 결과적으로, 조류 성장은 폐수에서 영양소를 제거하고 폐수 산소화에 필요한 에너지의 양을 줄입니다.
이러한 유형의 결합 된 폐수 처리/바이오 에너지 생산 시스템에서, 조류와 박테리아는 상호 유익합니다. 조류는 산소를 생산하는데, 이는 박테리아가 유기 화합물을 이산화탄소로 분해하는 데 사용할 수 있는데, 이는 조류가 광합성에서 사용하여 더 많은 산소를 생성 할 수 있습니다. 조류 바이오 매스 생산 및 폐수 정제 모두에 대한 광 반응기의 효율은 미생물의 지속 가능한 생활 조건에 달려 있습니다. 이러한 이유로 시스템에 악영향을 미치지 않도록 고강도 폐수 (영양소가 풍부한)를 희석해야합니다. 가장 일반적으로, 식수 시스템의 물이나 편리하게 배치 된 천연 수역의 물 이이 목적으로 사용됩니다.
광경 반응기에서 주요 영양소의 운명은 상당히 잘 알려져 있지만, 제약, 나노 물질 또는 항생제 내성 박테리아 및 항생제 내성을 암호화하는 유전자와 같은 신흥 오염 물질에 대한 지식은 제한적입니다. 세계 보건기구 (World Health Organization) (2014)는 항생제 내성의 출현을 특히 21 세기의 세계적인 건강 문제로 인식했다. 시립 폐수는 항생제 내성 결정 요인의 주요 공급원입니다. 특히, 기존의 활성화 된 슬러지 공정 기반 폐수 처리 시스템은 인위적 환경과 자연 환경 사이의 유전자 재료 전달 스테이션 및 보급 노드 역할을하는 잘 알려진 저수지이다. 그러나 폐수 처리 공장 배출에서 항생제 내성 결정자 농도에 대한 공식적인 규범은 없습니다. 결과적으로, 우리는 수백만의 항생제 내성 유전자가 정제 된 물의 밀리 리터에 폐수 처리장을 떠나 자연 환경 또는 최악의 시나리오에서 담수 공급품에 들어가는 상황에 직면 해 있습니다.
.우리는이 폐수 처리 기술이 자연 환경으로 처리 된 시립 폐수를 통한 항생제 내성 스프레드를 제어하는 데있어 기존의 폐수 처리장에 비해이 폐수 처리 기술이 더 효율적 일 수 있음을 실험실 규모의 광경 반응기에서 보여줄 수있었습니다.
.결과는 전통적으로 활성화 된 슬러지 기반 폐수 처리 식물과 비교하여 광 생물 반응기에서 상이한 항생제 저항 감소 메커니즘을 시사한다. 기존의 폐수 처리 시스템에서 항생제 내성 박테리아 및 항생제 내성 유전자의 감소율은 폐수 처리 동안 전체 박테리아 공동체 풍부의 전반적인 감소에 의존한다. 광 반응기에서, 항생제 내성 결정 인자의 감소 효율은 대신 폐수 처리 동안 미생물 군집 조성의 변화에 연결된다. 미생물 커뮤니티 조성의 변화로 이어지는 주요 동인은 강렬한 조류 성장으로 인해 직접적으로 pH 수준이 상승하고 있었다. 다시 말해서, 광 반응기에서 조류가 더 많을수록 더 나은 항생제 내성 결정 요인 제거가 달성됩니다.
시립 폐수 농도를 조정하기 위해 일반적으로 사용되는 두 개의 희석제의 효과, 즉 식수 시스템의 수돗물 및 지역 수역의 호수 물도 평가되었습니다. 호수는 현지 요트 항구에서 유래했으며 분석 결과 인간의 영향의 징후가 나타났습니다. 실제로, 호수의 항생제 내성 유전자는 일반적으로 천연 수역에서 발견되는 수준을 실질적으로 초과했으며 대신 폐수 처리장의 배출과 유사했습니다. 호수는 광 반응기에 다양하고 풍부한 항생제 저항 (폐수의 저항 수준에 추가)을 기여했지만 수돗물보다 폐수 희석에 더 유리한 것으로 판명되었습니다. 호수 물 첨가는 수돗물보다 조류 성장을 촉진하여 항생제 내성 결정 요인의 감소 용량이 높아졌습니다.
광 반응기를 이용한 가장 효율적인 호수 및 시립 폐수 혼합물에서, 항생제 저항 감소는 매우 실질적이어서 반응기 배출의 저항이 폐수 처리 시스템의 배출이나 희석에 사용되는 호수 물보다 약간의 인간 영향을 가진 물 환경과 더 유사했습니다. 후자는 폐수 처리에 광 반응기를 사용하는 데있어 다소 예상치 못한 추가 이점을 보여줍니다. 동시에 시립 폐수와 자연수의 항생제 저항을 강한 인위적 영향으로 줄일 수 있습니다.
.이러한 발견은 최근 저널 Water Research 에 발표 된 시립 폐수를 치료하는 실험실 규모의 광장 반응기에서 항생제 저항 및 인테그론-인테그라제 유전자의 감소라는 제목의 기사에 설명되어있다. . 이 작품은 Hiie Nõlvak, Marika Truu, Kristjan Oopkaup, Kärt Kanger 및 Estonia 대학의 Ivo Krustok 및 Emma Nehrenheim의 Mälardalen University의 Ivo Krustok 및 Sweden의 Ivo Krustok 및 Jaak Truu에 의해 수행되었습니다.
.
