Спрос на продукцию бумаги и картона постоянно растет во всем мире, особенно в упаковочной промышленности. Из-за особенностей бумаги обычно требуется поверхностное покрытие, защищающее от воды, масла и других нежелательных веществ. Эти покрытия могут повлечь за собой высокие финансовые и экологические затраты. Использование возобновляемых материалов для покрытия, которые также являются экономически эффективными, может поддержать стратегии устойчивого развития.

Многообещающая новая технология с использованием внеклеточных полимерных веществ (EPS), извлеченных из анаэробного гранулированного ила, может предложить экономически эффективный и устойчивый подход к преобразованию сточных вод в промышленно ценные продукты и помочь сократить выбросы углерода.

В исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science and Ecotechnology, исследователи покрыли бумагу с помощью EPS, извлеченного из различных анаэробных гранул в сточных водах. Этот подход улучшил водонепроницаемость (65%), а также масло- и жиростойкость, в то время как многослойная микроструктура мелованной бумаги в целом показала более гладкую и менее пористую поверхность. Внеклеточные белки, богатые β-листами и случайными клубками, играют ключевую структурную роль в покрытии бумаги.

Биологическая очистка на основе активного ила является наиболее широко используемым подходом для удаления основных загрязнителей из сточных вод. Однако утилизация избыточного осадка составляет до 50% затрат на очистку сточных вод и представляет собой серьезную проблему в очистке сточных вод.

Заводы по очистке сточных вод переходят на рекуперацию сырья , превращая его в потенциальные возобновляемые источники. Избыточный ил, богатый EPS, становится все более привлекательным и способствует реализации парадигмы «биопереработки» на очистных сооружениях . Биоматериалы на основе EPS являются потенциальной альтернативой синтетическим полимерам в различных приложениях, таких как сельское хозяйство, медицина и строительная промышленность, поскольку они содержат полисахариды, белки и вещества гуминовых кислот.

В этом исследовании анаэробные гранулы были собраны на очистных сооружениях пивоваренного завода и очистных сооружениях бумажной промышленности. Независимо от различных источников ила, ЭПС обоих типов в основном состоял из белков. Спектры ЭЭМ подтвердили, что доминирующими веществами были триптофан или белковоподобные компоненты, а также гуминоподобные компоненты.

Добавление EPS привело к улучшению водо-/жирозащитных свойств. Наилучшие результаты были достигнуты с образцами EPS из осадков бумажной промышленности, характеризующимися более высокой долей белков и гидрофобным содержанием, чем другие образцы EPS. Более того, внеклеточные белки, богатые β-листами и случайными клубками, могут способствовать структурной роли покрытия бумаги.

Это исследование впервые установило, что EPS, полученный из анаэробных гранул, демонстрирует интересные водобарьерные свойства при использовании в качестве добавок для покрытия бумаги. Что еще более важно, с точки зрения бумажной промышленности, эти EPS повышают устойчивость к проникновению жира и впитыванию. Эти биоматериалы, извлеченные из гранулированного осадка отходов, обеспечивают устойчивый ресурс для промышленного применения и обещают реализовать устойчивую и замкнутую экономику.