Serendipitous bug discovery could slash drinking water energy usage / La scoperta fortuita di un bug potrebbe ridurre drasticamente il consumo di energia per rendere l'acqua potabile.

Serendipitous bug discovery could slash drinking water energy usage / La scoperta fortuita di un bug potrebbe ridurre drasticamente il consumo di energia per rendere l'acqua potabile.


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa


World water day aims to highlight the importance of conserving drinking water
La Giornata Mondiale dell'Acqua si propone di sottolineare l'importanza di conservare l'acqua potabile

A chance discovery made by researchers at the University of Glasgow could dramatically reduce the cost of treating water for drinking
The team, led by Ameet Pinto, is working on an EPSRC-funded project in collaboration with the University of Michigan. Analysing bacteria found in drinking water system in the US, they detected a previously-unknown strain that is capable of transforming ammonia into nitrates in a single step.
In existing water treatment systems, ammonia removal is a two-stage process involving two different strains of bacteria. First, the ammonia is converted to nitrites, and then in the second step these are oxidised to nitrates that can then be converted into nitrogen gas and evaporated safely from the water. One drawback of this is that the process requires large amounts of electricity. According to the EPSRC, two to three per cent of all electricity usage in Europe and the US is used for wastewater treatment, and some 30 per cent of this can be attributed to ammonia removal processes.
The newly discovered bacterial strain has been given the name commammox (complete ammonia oxidising) bacteria. Other research groups have now also detected it in wastewater plants, groundwater and aquaculture systems.
“This discovery took us completely by surprise,” Pinto said in a statement issued by the EPSRC to coincide with World Water Day. “The discovery of a single microorganism capable of full nitrification will have a significant impact on our understanding of the nitrogen cycle and on efforts to manage nitrogen pollution. The potential is there for the wastewater treatment sector to exploit this breakthrough, which other teams in Europe have made in parallel with us. That would be an important step towards informing the development of robust approaches in terms of cutting costs and reducing carbon emissions associated with generating the huge amounts of electricity that the sector uses.”
Pinto’s project, lasting two years, is receiving around £250,000 from the EPSRC. It has two goals: firstly, to develop an “engineered assembly” of naturally-occurring microbes that can kill pathogens at the water treatment plant and continue to work as a protective barrier when the water is pumped into the supply system, thereby removing the need for chemical disinfection.
Second, it aims to identify microorganisms that could be added to that would be actively beneficial water supply to human health, thereby changing the existing paradigm of supplying “safe” drinking water to that of supplying “healthy” water.
Currently, chemical free water treatment has used ultraviolet light to disinfect water at the treatment plant, but this also uses large amounts of energy. A particular target for the second part of the project is to find microorganisms that are beneficial to people with autoimmune disorders, which cost the National Health Service an estimated £1.5bn per year to treat.

ITALIANO

Una scoperta casuale fatta da ricercatori presso l'Università di Glasgow potrebbe ridurre drasticamente il costo del trattamento di acqua potabile
Il gruppo, guidato da Ameet Pinto, sta lavorando su un progetto di EPSRC-finanziato in collaborazione con l'Università del Michigan. Analizzando i batteri presenti nel sistema di acqua potabile negli Stati Uniti, esso ha rivelato un ceppo precedentemente sconosciuto che è capace di trasformare l'ammoniaca in nitrati in un unico passaggio.
Nei sistemi di trattamento dell'acqua, la rimozione dell'ammoniaca è un processo in due fasi che coinvolge due diversi ceppi di batteri. In primo luogo, l'ammoniaca viene convertita in nitriti, e poi nella seconda fase questi vengono ossidati a nitrati che può poi essere convertito in gas azoto ed evaporata in modo sicuro dall'acqua. Uno svantaggio di questo è che il processo richiede grandi quantità di energia elettrica. Secondo EPSRC, il due o tre per cento di tutto l'utilizzo di energia elettrica in Europa e negli Stati Uniti è usato per il trattamento delle acque reflue, e circa il 30 per cento di questo può essere attribuito a processi di rimozione dell'ammoniaca.
Al ceppo batterico di recente scoperto è stato dato  ( ossidanti per l'ammoniaca ) il nome di batteri commammox. Altri gruppi di ricerca li hanno ora rilevato anche negli impianti di trattamento delle acque reflue, acque sotterranee e sistemi di acquacoltura.
“Questa scoperta ci ha completamente colti di sorpresa”, ha detto Pinto in una dichiarazione rilasciata dal EPSRC in coincidenza con la Giornata mondiale dell'acqua. “La scoperta di un singolo microrganismo in grado di effettuare la completa nitrificazione avrà un impatto significativo sulla nostra comprensione del ciclo dell'azoto e sugli sforzi per gestire l'inquinamento da azoto. Il potenziale è poter sfruttare questa scoperta  per il settore del trattamento delle acque reflue, che altri gruppi in Europa hanno fatto in parallelo con noi. Sarebbe un passo importante lo sviluppo di approcci robusti in termini di riduzione dei costi e la riduzione delle emissioni di carbonio associati con la generazione di grandi quantità di energia elettrica che il settore utilizza “.
Il progetto di Pinto, della durata di due anni, sta ricevendo circa 250.000 £ da EPSRC. Ha due obiettivi: in primo luogo, poter sviluppare un “assemblaggio ingegnerizzato” di microbi presenti in natura che possono uccidere i patogeni presso l'impianto di trattamento delle acque e continuare a funzionare come una barriera protettiva quando l'acqua viene pompata nel sistema di alimentazione, eliminando così la necessità per la disinfezione chimica.
In secondo luogo, si propone di individuare i microrganismi che potrebbero essere aggiunti a quella che sarebbe l'approvvigionamento idrico attivamente benefico per la salute umana, cambiando così il paradigma esistente di fornitura di acqua potabile “sicuro” a quello di fornire acqua “sana”.
Attualmente,il trattamento chimico per acqua libera ha utilizzato la luce ultravioletta per disinfettare l'acqua nell'impianto di trattamento, ma utilizza anche grandi quantità di energia. Un obiettivo particolare per la seconda parte del progetto è quello di trovare i microrganismi che sono benefici per le persone con malattie autoimmuni, che costano al Servizio Sanitario Nazionale secondo una stima circa  1,5 miliardi di £ all'anno per il trattamento.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/serendipitous-bug-discovery-could-slash-drinking-water-energy-usage/?cmpid=tenews_3223695

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