Väitös vesi- ja ympäristötekniikan alalta, FM Danielle Bansfield

Väitöskirjan nimi: Pioneering circular pathways: improved recycling of nutrients in industrial wastewaters into value-added products.

Tohtoriopiskelija: Danielle Bansfield
Vastaväittäjä: Professori Piet Lens, National University Ireland Galway, Irlanti
Kustos: Apulaisprofessori Anna Mikola, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, rakennetun ympäristön laitos 

Sieniin perustuva käsittely kierrättää elintarviketeollisuuden jätevesien ravinteita arvokkaaksi biomassaksi.

Elintarviketeollisuus tuottaa valtavia määriä orgaanisia yhdisteitä ja ravinteita sisältävää jätevettä. Suuri osa tästä jätevedestä jää käsittelemättä tai sen puhdistaminen on kallista. Tämä väitöskirjatutkimus tarkastelee, kuinka sienet voivat muuntaa nämä jätevirrat arvokkaaksi biomassaksi samalla, kun ne poistavat ravinteita. Hyödyntämällä sienten kykyä hajottaa monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä, tämä lähestymistapa tarjoaa kestävän vaihtoehdon perinteisille jäteveden käsittelymenetelmille tuottaen samalla arvokasta biomassaa.

Viidestä tutkitusta elintarviketeollisuuden jätevirrasta juuston hera soveltui parhaiten sienten kasvualustaksi. Tutkimuksessa arvioitiin kymmenen sienilajin biomassan tuottoa, ravinteiden poistotehoa ja soveltuvuutta mikrolevien keräämiseen. Optimaalisten sienilajien ja jätevirtojen valintaa varten kehitettiin uusi, manometristä BOD-mittausta hyödyntävä menetelmä, jolla mitattiin sienten aineenvaihduntaa. Lisäksi kehitettiin uusi sieniin perustuva mikrolevien keräysmenetelmä, joka osoitti innovatiivisen tavan hyödyntää sienibiomassaa.

Keskeiset tulokset osoittivat, että Penicillium corylophilum oli kokonaisuudessaan potentiaalisin laji, sillä se poisti ravinteita ja tuotti biomassaa tehokkaasti ja sen sisältämät rasvahapot soveltuvat esimerkiksi biopolttoaineeksi ja rehuksi. Geotrichum candidum puolestaan poisti tehokkaasti hiiltä ja sisälsi runsaasti raakaproteiinia ja välttämättömiä aminohappoja, mikä tekee siitä lupaavan vaihtoehdon rehun tai ravintolisien tuotantoon. Lisäksi Pleurotus ostreatus osoittautui erittäin tehokkaaksi Scenedesmus-mikrolevien keräämisessä, tarjoten kestävän vaihtoehdon kemikaali- ja energiaintensiivisille mikrolevien keräysmenetelmille.

Laboratoriotutkimusten lisäksi tämä tutkimus korostaa sienten hyödyntämisen käytännön sovelluksia elintarviketeollisuuden jätevedenkäsittelyssä. Näiden menetelmien käyttöönotto voisi edistää kiertotalouskäytäntöjä, joissa jäte muutetaan hyödyllisiksi biotuotteiksi arvokkaiden ravinteiden hukkaamisen sijaan. Vaikka haasteita, kuten skaalautuvuus ja taloudellinen kannattavuus, on edelleen ratkaistavana, tämä tutkimus luo pohjan menetelmän jatkokehitykselle ja teollisille sovelluksille.

Lopulta tutkimus osoittaa, että elintarviketeollisuuden jäteveden hyödyntäminen sienien avulla voi olla keskeinen keino kestävään resurssien kierrätykseen, vähentäen ympäristövaikutuksia ja samalla tuottaen arvokkaita biomateriaaleja.

Avainsanat: Sieni, biomassa, flokkulointi, mikrolevien keräys, resurssien talteenotto, kiertotalous, kestävyys

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/
 

Yhteystiedot: www.linkedin.com/in/djbansfield, danielle.bansfield@aalto.fi; danielle.bansfield@syke.fi

Insinööritieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas