水產養殖生產活動有助於養活世界上不斷增長的人口，但也會產生危害環境的污染廢水。 普渡大學科學家自去年五月以來發表的四項研究記錄了先前未經證實的成功處理廢水的方法的可行性。
「這些廢水對環境不利，因為它們排放大量氮和磷等營養物質，」食品科學副教授黃仁義說。
「這些營養素會導致有害的情況，例如缺氧和當它們被排放到水生環境中時。 我們想利用微藻作為方法。 我們在水產養殖廢水中種植藻類，」黃說，他領導了一項研究，重點關注微生物利用營養物作為生物廢水處理方法。
黃的研究發表在2024年5月問題在於生物資源技術。 Halis Simsek，農業與環境學院助理教授，領導了其他三項研究。 其中一篇將於 6 月 1 日發表在環境研究，其他人發表在2023 年 8 月 15 日和2024 年 3 月 15 日的問題環境污染。 普渡大學以及埃及、印度和土耳其機構的十幾名科學家為這項研究做出了貢獻。
在生物資源技術黃和他的合著者介紹了他們對蝦循環水產養殖系統廢水的基於微藻的處理的生命週期評估（LCA）結果。 LCA 分析了印第安納州福勒市一家商業養殖場從飼料生產到廢水處理的蝦生產過程對環境的影響。
「這篇論文的結果提供了實驗規模的概念證明，」黃說。
美國農業部的計畫旨在開發零廢物水產養殖（在受控條件下生長水生生物）和魚菜共生（將水產養殖與營養豐富的水中的植物種植相結合）系統。 「我們希望利用微藻從廢水中充分回收營養物質，」黃說。
目標是確保零浪費食品生產在技術上可行且在環境上可持續。 後者需要一個能夠避免產生巨大環境足跡的生產系統。
「這是一個權衡，因為運行微藻廢水處理仍然需要一些能量輸入，」黃說。 “LCA 評估了藻類廢水處理的營養物回收和額外能量輸入之間的權衡。”
黃的團隊發現微藻廢水處理流程在環境上是可行的。 此外，研究團隊發現，即使考慮到能源需求，微藻處理的效果也比傳統的活性污泥廢水處理方法更好。
「使用微藻作為廢水處理方法確實可以改善水產養殖生產的環境績效，」黃說。
Simsek 團隊的三項研究都是在普渡大學水產養殖研究實驗室進行的。 在其中兩項研究中，科學家分析了用相同的四種藻類和兩種細菌分別處理羅非魚和蝦廢水流。
「廢水中總是有細菌，」西姆塞克說。 “我們正在使用廢水中已經存在的天然細菌來去除污染物。”
研究團隊在實驗過程中測量了廢水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽等參數。 其中包括化學需氧量，這是對環境有害的廢水排放量的衡量標準。
「透過使用藻類和細菌一起可以去除廢水中的所有這些參數，」西姆塞克說。 研究中選擇的藻類和細菌類型是最常見的天然菌株。 「每種廢水都是不同的，」他指出，這意味著不同的工業部門產生不同的廢水，因此可能需要不同的處理方法。
2024 年 3 月 15 日，環境污染研究結果證明了將微藻和本地細菌一起應用來處理大規模羅非魚廢水的潛力。
在 2023 年的研究中，Simsek 和他的合著者評估了對蝦廢水的電凝 (EC) 和電氧化 (EO) 處理，無論是單獨還是一起。 EC 和 EO 是廣泛用於處理農業和其他類型廢水的方法，透過電力驅動化學反應去除污染物。
研究人員還應用了一種通常用於確定影響電化學方法的最佳因素的建模方法。
Simsek 和他的合著者寫道：“研究結果表明 EC 和 EO 製程可能有利於水產養殖廢水的處理。” 他們建議對 EC 和 EO 進行更大規模的測試，以減少對環境的有毒影響。
他們寫道：“開發的處理系統與其他處理方法相結合，可用於處理世界各地各種類型的廢水，這有助於支持零廢物政策的製定。”
