专利快讯｜福建农林大学：一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用

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一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用

公开(公告)日,授权日：2023-04-25

申请人：福建农林大学

 

专利摘要

本发明公开了一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用。本发明中的复合高温菌剂含有嗜热铁还原菌和铁矿物。该复合高温菌剂可以在有氧条件下使微生物直接利用有机固体废弃物中的营养物质进行生长和繁殖，并通过将复合高温菌剂中的铁矿物的Fe(II)氧化成Fe(III)，并产生·OH，破坏塑料材料表面疏水性，促进堆肥中微塑料的氧化降解。在缺氧条件下，嗜热铁还原菌将Fe(III)被还原成Fe(II)。因此，通过改变堆肥过程好氧缺氧区域的动态变化，可以推动堆肥中铁氧化还原循环产·OH的持续进行，实现堆肥微塑料的高效去除。

 

背景技术

微塑料(MPs)是指尺寸小于5mm的塑料颗粒，是现今分布广泛的新型污染物。MPs粒径小、数量多，且多含有毒添加剂，使其在环境中容易被生物误食或吸收从而造成生理损伤，而且还容易吸附其他污染物，形成污染物复合体，在环境中迁移，并通过食物链危害人类健康。MPs主要存在于生活垃圾、粪便和城市污泥等有机固废中。据调查发现，城市污泥中的微塑料浓度可达到1.6～5.6×104个每千克污泥(干重)，每年约有4.4～43万吨MPs会随着有机固废填埋、土地利用或其他垃圾处理工序进入土壤环境中，从而改变土壤物理化学性质，破坏土壤功能及生物多样性，引发生态和食物链风险。

堆肥能够促进有机质的腐殖化，是有机固废资源化的重要手段，也是防止有机固废中污染物进入土壤等环境的一道重要“屏障”。堆肥的实质是利用微生物驱动的有机物腐殖质化和污染物降解，并产生热能的过程，在相关文件中，堆肥能够有效去除有机固废中的五氯苯酚、消除抗生素和抗性基因，具有极好的环境净化作用。然而，由于MPs多为疏水性强的高分子聚合物，大多数微生物在自然环境中对其降解率低，导致实际堆肥过程中无法去除微塑料。

因此，开发一种能够提高有机固废堆肥过程微塑料的去除效率的菌剂对于微塑料污染的防控和土壤生态环境保护具有重要的实践意义。

 

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用。本发明中的复合高温菌剂含有热铁还原菌和铁矿物，嗜热铁还原菌会利用堆肥中有机固体废弃物的营养物质进行生长繁殖，并在堆肥好氧-缺氧反应动态变化过程中驱动铁氧化还原循环，利用铁矿物产生大量的·OH(羟基自由基)，破坏堆肥中的微塑料材料表面疏水性，促进堆肥中微塑料的氧化降解，实现堆肥微塑料的高效去除。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的复合高温菌剂能够在有氧条件下，利用有机固体废弃物中的营养物质进行微生物定殖生长，并利用铁矿物产生OH，破坏塑料材料表面疏水性，促进堆肥中微塑料的氧化降解。

2、本发明中的复合高温菌剂可以配合堆肥过程中的曝气、翻堆等堆肥工艺，改变堆肥过程好氧-缺氧区域的动态变化，推动堆肥中铁氧化还原循环产OH的持续进行，从而实现堆肥微塑料的进一步高效去除。

3、本发明中的复合高温菌剂能够克服相关技术中无法实现高温环境下发生微生物-铁氧化还原循环产OH的问题，从而能够有效扩宽微生物-铁氧化还原循环的应用范围，为环境污染治理及塑料降解工艺的开发提供更多的理论支持。

 

（数据来源：智慧芽）