„Nature” publică un articol despre o nouă descoperire în tehnologia MBBR: Cum rezolvă un nou „purtător în formă de V” problema colmatării și dă o nouă viață pieței media de înaltă densitate

Recent, o echipă de cercetare de la Institutul Național de Știință și Tehnologie Ulsan (UNIST) din Coreea de Sud a publicat un nou studiu în *Nature Communications* privind optimizarea structurală a purtătorilor MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor). Cercetătorii au propus un design al purtătorului în formă de V, cunoscut sub numele de „Strategia hidro-topologică”, care permite controlul activ al procesului de creștere a biofilmului prin modificarea căilor interne ale fluidelor din interiorul purtătorului. Pentru profesioniștii din industrie care au urmărit de mult timp dezvoltarea tehnologiei bio-purtătorilor MBBR, acest studiu a atras atenția nu doar datorită modificării formei purtătorului, ci și pentru că încearcă să rezolve o provocare inginerească de lungă durată: colmatarea și eficiența redusă a transferului de masă cauzate de îngroșarea excesivă a biofilmului. În sistemele MBBR tradiționale, pe măsură ce timpul de funcționare crește, microorganismele se atașează continuu de suprafața purtătorului și formează biofilme. După o perioadă de utilizare, aceste biofilme se îngroașă. Într-adevăr, deși biomasa microbiană totală din sistem crește - ceea ce, în teorie, ar trebui să îmbunătățească eficiența generală - eficiența reală de difuzie a oxigenului și a poluanților în biofilm scade de fapt.

Am întâmpinat o problemă similară în proiectul nostru de tratare a apelor uzate din industria alimentară din Asia de Sud-Est; după mai mulți ani de funcționare, acumularea de biofilm în interiorul transportoarelor devenea adesea foarte vizibilă. În multe instalații de tratare a apelor uzate, transportoarele MBBR și aeratoarele microporoase trebuie adesea curățate sau înlocuite după mai mulți ani de funcționare, ceea ce reprezintă o sarcină majoră. Interesant este că gestionarea pe termen lung a biofilmului a devenit un subiect mai frecvent în discuțiile cu clienții decât suprafața transportoarelor în sine. Potrivit echipei de cercetare, noua structură în formă de V modifică traseul de curgere al apei în interiorul transportorului, creând niveluri variabile de stres hidraulic de forfecare în diferite zone. Atunci când biofilmul crește excesiv, o tensiune locală de forfecare mai mare promovează desprinderea biofilmului îmbătrânit; dimpotrivă, în zonele în care biomasa activă trebuie menținută, se păstrează un mediu de atașare relativ stabil. Cercetătorii descriu acest mecanism ca o metodă de control al biofilmului cu caracteristici „autoreglabile”. Pe baza rezultatelor experimentale, acest design prezintă un potențial semnificativ pentru menținerea stabilității biofilmului și prevenirea colmatării interne. Cu toate acestea, rămâne neclar dacă poate menține performanțe echivalente în condiții de fluctuații drastice ale caracteristicilor apelor uzate; este necesară o validare suplimentară prin proiecte practice pentru acceptarea pe piață.

Din perspectiva dezvoltării industriei noastre, această cercetare transmite un semnal remarcabil: accentul competitiv viitor pentru transportoarele MBBR s-ar putea schimba de la simpla creștere a suprafeței specifice la punerea unui accent mai mare pe designul hidrodinamic și capacitățile de gestionare a biofilmului. În ultimul deceniu, eforturile de optimizare pentru majoritatea produselor transportoare MBBR s-au concentrat pe parametri precum suprafața efectivă, rata de formare a biofilmului și rezistența materialului. Cu toate acestea, acest studiu sugerează că controlul activ al grosimii biofilmului prin design structural poate deveni o direcție cheie pentru cercetarea și dezvoltarea transportoarelor de generație următoare. Pentru producătorii de transportoare MBBR, acest lucru implică, de asemenea, că viitoarele proiecte de sisteme vor pune un accent mai mare pe sinergia dintre transportor și sistemul de aerare. Cu toate acestea, o întrebare practică rămâne fără răspuns: pot fi fabricate la scară largă astfel de geometrii interne complexe într-un mod rentabil? Am observat că, în ultimii ani, un număr tot mai mare de clienți din sistemele de acvacultură cu recirculare (RAS), proiectele de modernizare a apelor uzate industriale și proiectele de tratare a apelor uzate municipale cu sarcină mare au început să se concentreze pe stabilitatea operațională la densități de ambalare mai mari. Pe măsură ce densitatea de ambalare continuă să crească, provocările legate de transferul de masă și colmatare cu care se confruntă transportoarele tradiționale devin mai pronunțate. Valoarea cercetării privind purtătorii în formă de V constă nu doar în propunerea unui nou design structural, ci și în furnizarea unei noi abordări tehnice pentru dezvoltarea viitoare a sistemelor MBBR de înaltă densitate.