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[양조장 폐기물 변환: 납으로 오염된 물에 대한 솔루션] MIT와 조지아 공대의 연구원들은 오염된 물에서 납을 흡수하기 위해 이 효모의 용도를 변경하는 혁신적인 방법을 발견

박세훈 | 기사입력 2024/05/30 [00:01]

[양조장 폐기물 변환: 납으로 오염된 물에 대한 솔루션] MIT와 조지아 공대의 연구원들은 오염된 물에서 납을 흡수하기 위해 이 효모의 용도를 변경하는 혁신적인 방법을 발견

박세훈 | 입력 : 2024/05/30 [00:01]

 

오염된 물에서 납을 흡수하기 위해 이 효모의 용도를 변경

매년 맥주 양조장은 수천 톤의 잉여 효모를 폐기한다. MIT와 조지아 공대의 연구원들은 오염된 물에서 납을 흡수하기 위해 이 효모의 용도를 변경하는 혁신적인 방법을 발견했다.

생물 흡착으로 알려진 과정을 사용하여 효모는 물에서 미량의 납 및 기타 중금속을 빠르게 흡수할 수 있다. 연구원들은 효모가 하이드로겔 캡슐 내에 캡슐화되어 납 제거를 위한 효과적인 필터를 만들 수 있음을 입증했다. 이 캡슐을 사용하면 물이 정제되면 효모를 쉽게 제거할 수 있다.

"우리는 중앙에 존재하는 유리 효모를 둘러싼 하이드로겔을 가지고 있는데, 이 효모는 물이 들어올 수 있을 만큼 충분히 다공성이고, 마치 물 속에서 자유롭게 움직이는 것처럼 효모와 상호 작용한 다음 깨끗하게 나옵니다"라고 MIT 비트 및 원자 센터의 전 박사 후 연구원이자 현재 조지아 공대 화학 및 생체 분자 공학 대학의 연구 과학자이자 차기 조교수인 Patricia Stathatou는 설명한다. "효모 자체가 바이오 기반이고 양성이며 생분해된다는 사실은 기존 기술에 비해 상당한 이점입니다."

이 공정은 가정에서 식수를 여과하는 데 적용하거나 수처리 공장으로 확장할 수 있다. MIT 대학원생인 데바시시 고칼레(Devashish Gokhale)와 스타타투(Stathatou)는 RSC Sustainability에 발표된 이 연구의 주요 저자이다. MIT의 로버트 T. 하슬람 화학공학과 교수인 패트릭 도일(Patrick Doyle)이 선임 저자이며, 조지아 공대(Georgia Tech)의 항공우주공학 조교수인 크리스토스 아타나시우(Christos Athanasiou)도 기여하고 있다.

이 연구는 아타나시우가 MIT의 비트 및 원자 센터(Center for Bits and Atoms)의 방문 학자였을 때인 2021년에 스타타토우와 아타나시우가 시작한 연구를 기반으로 한다. 그들은 보스턴의 한 양조장에서 나오는 폐 효모가 도시의 전체 물 공급을 처리할 수 있다는 것을 발견했다. 그러나 효모가 납을 흡수한 후 제거하는 데 문제가 남아 있었다.

운 좋은 우연의 일치로 연구원들은 2021년 보스턴에서 열린 AIChE 연례 회의에서 연구 결과를 발표했으며, Gokhale은 하이드로겔을 사용하여 물의 미세 오염 물질을 포집하는 연구를 선보였다. 팀은 Gokhale과 Doyle이 개발한 하이드로겔에 효모를 캡슐화하여 협력하기로 결정했다.

"우리는 종합 비타민 알약과 유사한이 속이 빈 캡슐을 만들기로 결정했지만 비타민으로 채우는 대신 효모 세포로 채웁니다."라고 Gokhale은 설명한다. "이 캡슐은 다공성이어서 물이 효모로 들어가 효모와 상호 작용할 수 있도록 하여 효모가 포함된 상태로 유지되는 동안 납을 결합합니다."

폴리에틸렌 글리콜(PEG)로 만든 캡슐은 직경이 약 50mm입니다. 그들은 물이 통과하고 내부의 효모와 상호 작용하도록 하면서 효모를 억제한다.

아타나시우(Athanasiou)가 이끄는 연구진은 캡슐의 기계적 안정성을 테스트한 결과 수도꼭지와 수처리 공장에서 흘러나오는 물에 의해 발생하는 것과 유사한 힘을 견딜 수 있음을 발견했다. 그들은 납으로 오염된 물을 12일 동안 지속적으로 처리할 수 있는 개념 증명 바이오 필터를 구축하여 미국 환경 보호국(EPA) 식수 지침을 충족했다.

이 생체 흡착 공정은 침전 및 멤브레인 여과와 같은 기존 방법보다 에너지를 덜 소비한다. 순환 경제 원칙에 뿌리를 둔 이 접근 방식은 폐기물과 환경 영향을 최소화하여 지역 사회에 경제적 기회를 제공한다. 역사적으로 환경 오염의 영향을 받고 깨끗한 물에 대한 접근이 제한된 저소득 지역에 상당한 잠재력을 가지고 있다.

"우리는 특히 효모와 같은 저렴하고 지속 가능한 것으로 시작할 때 흥미로운 환경 정의 측면을 봅니다."라고 Gokhale은 말한다.

연구원들은 효모를 재활용 및 대체하기 위한 전략을 모색하고, 교체 빈도를 결정하고, 하이드로겔에 바이오매스 유래 공급 원료를 사용하는 방법을 조사하고 있다. 그들은 또한 효모가 PFAS 또는 미세 플라스틱과 같은 다른 오염 물질을 포착할 수 있는지 여부를 탐구하는 것을 목표로 한다.

"앞으로 이 기술은 새로운 우려 사항의 다른 미량 오염 물질을 표적으로 삼을 수 있습니다"라고 Stathatou는 말한다. "우리는 이것이 광범위한 미래 응용 분야가 있는 기술이라고 생각합니다." 제조사 Impact Lab

 

 
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