Превращение сточных вод молочных предприятий повышает эффективность грибов-белых гнилей при обработке сточных вод от переработки бумаги

Превращение двух проблем с отходами в одно чистое решение

Переработка бумаги и картона спасает деревья, но порождает загрязненную воду, насыщенную стойкими химикатами и темной окраской. Молочные фабрики также производят большие объемы питательных сточных вод, которые могут вредить рекам и озерам. В этом исследовании показано, как объединение двух потоков отходов и использование специальных грибов позволяет преобразовать загрязненную воду в гораздо более безопасную для окружающей среды, при этом снижая затраты на очистку и поддерживая повторное использование воды в промышленности.

Грязная вода от повседневной бумаги и молока

Современная жизнь зависит от бумаги и молочных продуктов, и обе отрасли используют огромные объемы воды. Мельницы по переработке бумаги сбрасывают воду, богатую трудно разлагаемыми соединениями, такими как лигнин, остаточные чернила и различные добавки. Эта вода обладает очень высоким химическим потреблением кислорода (COD), интенсивной окраской и часто содержит металлы, которые вредны для водной жизни. В то же время молочные предприятия производят сточные воды, насыщенные органическими веществами и питательными элементами, такими как азот и фосфор. Эти вещества могут стимулировать нежелательный рост микроорганизмов и водорослей, если сточные воды сбрасываются ненадлежащим образом.

Полезные древесные грибы

Исследователи сосредоточились на двух видах грибов белой гнили: Bjerkandera adusta и Phanerochaete chrysosporium. В природе эти грибы обитают на древесине и известны своей способностью разлагать лигнин — прочный «клей», удерживающий клетки растений вместе. Они выделяют мощные ферментные системы, способные разрушать широкий спектр сложных и даже токсичных соединений, включая красители и стойкие промышленные загрязнители. Однако для эффективной работы грибам требуются достаточные питательные вещества, особенно азот и фосфор — как раз то, чем богаты молочные сточные воды.

Смешивание потоков отходов для лучшей очистки

В этой работе сточные воды от завода по переработке бумаги и картона смешивали с необработанными молочными сточными водами без стерилизации или корректировки pH, чтобы имитировать реальные заводские условия. Команда тестировала разные пропорции бумажного стока, количество грибов и время контакта, чтобы найти конфигурацию, эффективную и практичную для крупномасштабного применения. При низкой концентрации бумажного стока (25%) грибы легче удаляли COD и окраску, тогда как при 50% концентрации переработанной бумаги был достигнут наилучший баланс между качеством очистки и объемом обрабатываемой воды. Добавление всего 10% молочных сточных вод в качестве источника питательных веществ значительно усилило активность грибов, приводя к ощутимому удалению загрязнителей в течение шести дней, даже в этих нестерильных реальных условиях.

Насколько чище становится вода?

При выбранных условиях работы — половинной концентрации бумажного стока, питательных молочных водах и повышенной дозе грибов — система удаляла около 94% COD и примерно 36% окраски. Она также снизила биохимическое потребление кислорода за пять дней более чем на 95% и удаляла почти половину лигнина. Тяжелые металлы, такие как алюминий, титан, олово и цинк, резко уменьшились, в некоторых случаях более чем на 90%. Химический анализ показал, что многие сложные ароматические соединения, присутствовавшие в исходном материале, исчезали после обработки, уступая место более простым молекулам и органическим кислотам — это отражает разложение грибами структур, похожих на лигнин, на меньшие, менее вредные фрагменты.

От токсичной к пригодной для растений воде

Чтобы проверить, стала ли обработанная вода действительно безопаснее, исследователи провели эксперименты по прорастанию семян мунг. Необработанные смеси бумажных и молочных сточных вод, особенно высокой концентрации, сильно замедляли рост корней и указывали на высокую токсичность. После грибной обработки при оптимальных условиях семена росли значительно лучше даже в неразбавленном стоке, а рассчитанный фитотоксический индекс снизился более чем вдвое. Это показывает, что процесс не просто перемещает загрязнители — он действительно уменьшает их вредное воздействие на живые организмы.

Замкнутый цикл в промышленном водопользовании

В целом исследование демонстрирует, что сочетание сточных вод переработанной бумаги с молочными сточными водами и тщательно подобранным набором грибов может превратить две экологические проблемы в более чистую, циркулярную систему. Без дорогостоящей стерилизации или химической дозировки процесс значительно снижает загрязнение, удаляет часть металлов и делает воду гораздо менее токсичной, одновременно позволяя увеличить её повторное использование на предприятии. Для широкой аудитории ключевое сообщение просто: позволяя подходящим микроорганизмам питаться отходами одной отрасли, чтобы очистить другую, мы можем сберечь воду, сократить расходы и снизить нагрузку на реки и почвы.

Цитирование: Kamali, H., Gholami, M., Ehrampoush, M.H. et al. Dairy wastewater valorization enhances white rot fungi performance in recycled paper effluent treatment. Sci Rep 16, 8345 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35695-z

Ключевые слова: сточные воды переработанной бумаги, молочные сточные воды, грибы белой гнили, биотехнологическая очистка, цикл экономики