طرق لتسهيل النمو الميكروبي على اللب مطحنة النفايات تيارات وتوصيف إمكانات التحلل الحيوي من الميكروبات مثقف

لب الخشب هو عملية كثيفة كيميائيا تم تحسينها على مدى سنوات عديدة لإنشاء نظام به أقل قدر من النفايات. ومع ذلك ، يمكن استخدام بعض نواتج هذه العملية لإنتاج منتج (منتجات) ذات قيمة أعلى. الخمور السوداء هي أحد الأمثلة على ذلك. يتم إنشاؤه من عملية الكرافت ، وهي طريقة اللب الكيميائية السائدة ، والتي تمثل 85٪ من إنتاج اللجنين العالمي¹. تستخدم عملية الكرافت (الشكل 1) درجة الحرارة (160-200 درجة مئوية) والضغط (120 رطل لكل بوصة مربعة) والمواد الكيميائية الموجودة في الخمور البيضاء (هيدروكسيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم) لإذابة اللجنين من ألياف الخشب^2،3. يحتوي السائل الأسود على اللجنين والأحماض العضوية والمنتجات الثانوية لتحلل السكريات⁴. يتم حرقها لإنتاج البخار واستعادة المواد الكيميائية في غلاية الاسترداد التي توفر الطاقة الحرارية لعمليات صنع الورق ولب الورق. يمكن أن يتجاوز حجم الخمور السوداء الناتجة عن فصل اللب الكمية التي يمكن لغلاية الاسترداد معالجتها بشكل فعال. يؤثر التخلص من الخمور السوداء كنفايات سائلة سلبا على النباتات المائية وبالتالي ليس خيارا. سيكون تطبيق الكائنات الميكروبية التي يمكن أن تستخدم الخمور السوداء للنمو مفيدا من حيث زيادة الاسترداد الكيميائي وتوليد منتج (منتجات) ذات قيمة مضافة من شأنها تحسين تحليل دورة الحياة الإجمالية لنظام اللب. نجح التحويل الكيميائي والبيولوجي للمونومرات المشتقة من اللجنين في إنتاج الفانيلين وحمض السيناميك لاستخدامهما كمحليات غذائية ومضافات عطرية ، والفينول المستخدم في البلاستيك والراتنجات ، والهيكسانات الحلقية ، والتي يمكن استخدامها للوقود⁵.

ركز العمل السابق على التحلل البيولوجي لنفايات اللب هذه على إزالة بلمرة اللجنين. أفاد معهد اللجنين الدولي (ILI) أنه يتم إنتاج ما بين 40-50 مليون طن من اللجنين كل عام (http://www.ili-lignin.com/aboutlignin.php). يتم استخدام 1.5٪ فقط من هذا اللجنين في العمليات الصناعية^{التجارية 6}. تمت دراسة إزالة بلمرة اللجنين بواسطة إنزيمات اللاكاز والبيروكسيداز التي تنتجها فطريات العفن الأبيض من أجناس Phanerochaete و Trametes بطول⁷. كما ثبت أن بكتيريا التربة المعروفة بتحلل المركبات العطرية مثل Nocardia و Rhodococcus⁸ و Pseudomonas putida mt-2⁹ و Streptomyces viridosporus T7A¹⁰ قادرة على تحلل اللجنين. يعد التحلل البكتيري لنفايات لب اللب واعدا لأن بعض البكتيريا يمكن أن تزدهر في الظروف المالحة والقلوية (درجة الحموضة 10-14) التي تميز نفايات نفايات اللب^{السائلة 11}. في حين أن اللجنين هو المكون الرئيسي للخمور السوداء ، إلا أن الكائنات الحية الدقيقة قد تؤدي أيضا إلى تدهور المكونات الأخرى التي يتكون منها الخمور السوداء. لا تحدد هذه التقنيات حصريا الكائنات الحية الدقيقة المهينة للجنين ، ولكنها تعمل على تحديد الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن تطبيقها مباشرة على نفايات اللب من الخمور السوداء بدلا من مكوناتها المعالجة الإضافية.

< p class = "jove_content" > تم جمع الخمور السوداء وتعديلها لنمو الميكروبات من خلال التحييد والتعقيم بالترشيح. تم تحديد متطلبات النمو الميكروبي لعزل ميكروبي بيئي من خلال الحد الأدنى من تجارب نمو الوسائط على مكونات اللجنوسليلوز التي ينتجها بروتوكول جديد لاستخراج اللجنوسليلوز. تم تحليل وسائط النمو بواسطة قياس الطيف الكتلي اللوني للغاز (GC-MS) لتحديد المنتجات الأيضية للعزل الميكروبي البيئي عند زراعته على الخمور السوداء كمصدر وحيد للكربون. يوفر الجمع بين هذه التقنيات أداة تقييم لتحديد القدرة الأيضية للكائن الحي الدقيق عند زراعته على نفايات مطحنة اللب مثل الخمور السوداء. يوفر استخدام هذه التقنيات أيضا نظرة ثاقبة لقيمة تطبيق كائنات دقيقة معينة على نفايات مطحنة اللب لتوليد المنتجات الثانوية.