استفاده از نانوحباب‌های حاوی گاز اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در هضم بی‌هوازی پسماندهای گیاهی، میزان تولید زیست‌گاز متان را افزایش داد.
نانوحباب تولید زیست‌گاز را در هضم بی‌هوازی افزایش داد
هضم بی‌هوازی باقیمانده‌ی گیاهان یکی از روش‌های تولید زیست‌گاز است که به طور گسترده استفاده می‌شود. با این حال، این فرآیند با چالش‌هایی مانند دوره‌های تخمیر طولانی و بازده تولید پایین زیست‌گاز مواجه است.
به تازگی محققان مطالعاتی در این حوزه انجام داده‌اند و نشان دادند که می‌توان با پیش تیمار باقیمانده‌ی گیاهان و اعمال تغییراتی در فرآیند، بازده تولید زیست‌گاز را افزایش داد.
در سال‌های اخیر، به دلیل مزایای اقتصادی و سازگاری با محیط‌زیست، علاقه به فناوری نانوحباب افزایش یافته است. نانوحباب‌ها را می‌توان به عنوان یک شتاب‌دهنده در فرآیند هضم بی هوازی استفاده نمود. نانوحباب‌ها با ابعاد بین ۵۰ تا ۲۰۰ نانومتر زمان ماندگاری طولانی‌تری در آب در مقایسه با حباب‌ها بزرگ دارند و بار سطحی منفی، راندمان بالای انتقال جرم گاز-مایع را داشته و قابلیت تولید رادیکال هیدروکسیل را دارد. پیش از این ثابت شده است که افزودن آب حاوی نانو حباب به راکتورهای تخمیر باعث افزایش فعالیت آنزیم‌ها و افزایش بازده تولید زیست‌گاز (متان) می شود.
در مطالعات مختلف گزارش شده است که با افزودن نانو حباب اکسیژن بازده متان تجمعی در راکتور ۳۰ درصد بیشتر و همچنین افزودن نانو حباب دی‌اکسید کربن باعث افزایش ۱۷ درصدی بازده متان تجمعی در مقایسه با گروه شاهد شده است. در این پروژه نیز محققان نشان دادند که افزودن نانو حباب‌های دی‌اکسید کربن و اکسیژن هر کدام به ترتیب بازده تولید متان را ۶٫۹% و ۱۸٫۳% افزایش می‌دهد.
علی رغم وجود تاثیرات مثبت و افزایش بازدهی راکتورهای هضم بی هوازی هیچ مطالعه ای در مورد اثرات افزودن آب نانوحباب بر مسیرهای متابولیک با استفاده از تجزیه و تحلیل متاژنومیکس انجام نشده است. بنابراین، لازم بود مکانیسم‌های زیربنایی اثرات آب حاوی نانوحباب بر میکروارگانیسم‌ها و مسیرهای متابولیکی با ترکیب توالی‌یابی ۱۶S rRNA و متاژنومیکس بررسی شود. در این پروژه، این کار انجام شده است.
بنابر نتایج تجزیه و تحلیل متاژنومیکس در این مطالعه، استفاده از آب حاوی نانوحباب باعث افزایش فعالیت سیستم انتقال الکترون و کوآنزیم F420 شده و آنزیم‌های کلیدی در مرحله اسیدی شدن ارتقا یافتند.
نانو حباب دی‌اکسید کربن ظهور ژن HM را افزایش داد، در حالی که نانو حباب اکسیژن هر دو ژن AM و HM را تحریک کرد و متابولیسم انرژی را افزایش داد و منجر به تولید بیشتر ATP شد.
برای مطالعه‌ی بیشتر در باره این پروژه، به این مقاله رجوع شود.
