L'accumulo di sporcizia sulle membrane di trattamento delle acque reflue è stato a lungo considerato un problema, tuttavia può aiutare a rimuovere i batteri resistenti agli antibiotici e i geni di resistenza agli antibiotici dalle acque reflue trattate nei bioreattori anaerobici a membrana.

Poiché le acque reflue sono corrette con gli antibiotici utilizzati negli ospedali, case e agricoltura, gli impianti di trattamento sono potenziali hotspot in cui i batteri possono sviluppare resistenza e trasferire geni di resistenza tra le specie.

Pei-Ying Hong del centro di desalinizzazione e riutilizzo dell'acqua di KAUST, insieme al suo dottorato di ricerca. studente Hong Cheng, volevo sapere come funziona il biofouling, o accumulo di sporcizia, delle membrane che filtrano gli inquinanti dalle acque reflue influisce sulla loro capacità di filtrare i batteri resistenti agli antibiotici e i geni di resistenza agli antibiotici batterici.

"La saggezza convenzionale è che il biofouling è un problema e, come ingegneri, vorremmo estirpare lo strato di biofoulant perché ostacola il deflusso dell'acqua, " spiega Cheng. "Ma, il nostro studio ha dimostrato che il biofouling può aiutare a rimuovere i contaminanti dalle acque reflue fungendo da strato che li assorbe".

Hong e Cheng hanno utilizzato un bioreattore delle dimensioni di un laboratorio alimentato con acque reflue sintetiche contenenti tre tipi di batteri resistenti agli antibiotici e tre tipi di geni di resistenza agli antibiotici.

Il reattore sperimentale tratta le acque reflue utilizzando che non consumano ossigeno, o anaerobico, microrganismi che consumano e degradano i suoi materiali solidi e inquinanti. I bioreattori anaerobici a membrana hanno un potenziale come alternative sostenibili ai bioreattori aerobici a membrana. Quelli aerobici utilizzano microrganismi che consumano ossigeno per degradare gli inquinanti, richiede molta energia per aerare il sistema.

Le acque reflue trattate sono state filtrate attraverso tre membrane sempre più sporche. Questi risultati sono stati confrontati con acque reflue trattate in modo simile filtrate attraverso un nuovo, membrana pulita.

Hong e Cheng hanno scoperto che la rimozione dei geni di resistenza agli antibiotici dalle acque reflue trattate migliorava con l'ispessimento dello strato di biofoulant sulle membrane.

Ma la rimozione dei batteri resistenti agli antibiotici non ha seguito lo stesso schema.

Il nuovo, la membrana non sporca ha rimosso fino al 99,999 percento dei batteri dalle acque reflue. Quando lo strato di biofoulant ha iniziato ad accumularsi, questa efficienza è scesa al 99%, ma poi è salito di nuovo al 99,999 percento quando la membrana anaerobica si è sporcata in modo critico, una fase in cui lo strato di biofoulant non si addensa più.

"Ciò suggerisce che il funzionamento a lungo termine dei bioreattori anaerobici a membrana può essere vantaggioso, "dice Cheng.

Questi risultati significano che le membrane realizzate con rivestimenti superficiali che imitano gli strati di biofoulant potrebbero aiutare a rimuovere i contaminanti indesiderati dalle acque reflue, dice Hong, compresi quelli che diffondono la resistenza agli antibiotici.

Il team prevede di ampliare il proprio bioreattore per trattare le acque reflue generate localmente dalla comunità KAUST. Stanno anche collaborando con Ikram Blilou del Plant Sciences Program per testare l'uso delle acque reflue trattate del reattore per l'irrigazione delle colture agricole.

"Ci auguriamo che questo studio multidisciplinare che coinvolga le competenze della microbiologia applicata, ingegneria, e le scienze vegetali forniranno una panoramica completa su come utilizzare al meglio l'acqua trattata, "dice Hong.