回收啤酒酵母如何去除水中的铅

酵母不仅会引起发酵，在某些情况下，这种微生物实际上还可以净化水。即使麻省理工学院的研究人员不知道这个过程的具体工作原理，结果也是显而易见的。由于生物吸附作用，酵母细胞可以结合并吸收铅等重金属离子，即使浓度低于百万分之一。根据他们的计算，波士顿一家啤酒厂就能生产出足够的废酵母来处理整个城市的供水。但在 2021 年首次研究时，有一个致命的缺陷——研究人员无法弄清楚如何在酵母与有毒物质结合后将其全部去除。

经过三年的进一步研究，化学、分子和航空航天工程师团队表示他们找到了解决方案：由一种广泛使用的紫外线敏感聚合物聚乙二醇 (PEG) 制成的水凝胶外壳。

麻省理工学院研究生 Devashish Gokhale 在《RSC Sustainability》杂志上发表的新的合作研究报告中解释道：“我们决定制作这些空心胶囊——类似于复合维生素药丸，但我们不是用维生素填充，而是用酵母细胞填充。”

为了制作“复合维生素”，研究小组将冻干酵母与聚乙二醇聚合物一起混入水中。在紫外线照射下，聚乙二醇结合成约半毫米厚的半透性外囊，包裹住酵母细胞。即使在新的外壳内，废酵母仍能像在屏障上一样快速地从水中去除微量铅。

“这些胶囊是多孔的，所以水可以进入胶囊，酵母能够将所有的铅结合，但酵母本身无法逃逸到水中，”Gokhale 继续说道。

在确认胶囊足够坚固，能够承受自来水的流体力后，研究人员建造了一个概念验证型 EPA 级填充床生物过滤器，其中填充了新的水凝胶酵母颗粒。他们的过滤器连续 12 天过滤微量铅污染的水，同时消耗的能量比膜过滤等现有系统更少。

考虑到成本效益和酵母的可用性，研究人员认为他们的研究结果可以带来一种可持续的、廉价的水处理替代方案——这将极大地造福于那些面临污染和清洁水源有限的低收入、历史上处于弱势的社区。

展望未来，研究人员希望研究回收和更换过滤酵母的方法，以及从原料而非化石燃料衍生的聚合物中开发更环保的水凝胶。他们还计划扩大过滤器的污染物容量，以包括微塑料和永久性化学物质。