Когда пивные дрожжи, оставшиеся после приготовления пива, смешивают с приправами, получается горьковатая паста под названием Мармит, которая популярна в Великобритании в качестве закуски. Как выяснилось, отработанные дрожжи можно не только есть. Они ещё способны активно поглощать ионы различных металлов из раствора.
Австрийские исследователи изучили способность отработанных пивных дрожжей поглощать металлы из раствора. Оказалось, что они извлекают более 50% алюминия, более 40% меди и более 70% цинка при разных уровнях pH. Об этом учёные рассказали в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Пивные дрожжи способны активно поглощать ионы различных металлов благодаря тому, что их клеточные стенки содержат в себе молекулы, активно связывающиеся с атомами меди, цинка, никеля и других ценных веществ. Электростатические взаимодействия на поверхности дрожжей позволяют ионам металлов прилипать к этой поверхности — этот процесс называется адсорбцией. Изменение pH раствора изменяет эти взаимодействия, что может позволить дрожжам адсорбировать больше или меньше ионов металлов в зависимости от содержания раствора и конкретного pH.
В ходе эксперимента, проведённого при поддержке австрийской программы COMET, исследователи использовали 20 литров отработанных дрожжей, отделили биомассу от остатков пивоварения и высушили её. Затем они добавили дрожжи в растворы, содержащие изготовленную в лаборатории смесь алюминия, меди, никеля и цинка, а после добавили немного в растворы с теми же металлами, полученными из утилизированных печатных плат.
После каждой попытки учёные извлекали дрожжи и погружали их в кислотную ванну, чтобы удалить из них металлы. Так удалось обнаружить, что дрожжи способны извлекать из раствора более 50% алюминия при рН 3,5, более 40% меди при рН 5,0 и более 70% цинка при рН 7,5.
Изменение температуры увеличило эффективность отделения цинка на 7,6%, а корректировка рН позволила повысить степень извлечения алюминия на 16%. Кроме того, учёные успешно проверили пивные дрожжи на реальных полиметаллических отходах, сумев извлечь более 50% меди при рН 3,5 и более 90% цинка при рН 7,5. Эксперименты показали, что пивные дрожжи можно использовать до пяти раз почти без потери способности извлекать металлы.
Почему это важно? Электронные отходы трудно перерабатывать, потому что они очень неоднородны. Существует несколько способов разделения металлических компонентов электронных отходов с помощью биосорбентов — биологических материалов, способных поглощать загрязнения. Однако у этих методов есть недостатки. Например, химическое осаждение приводит к образованию загрязненного шлака, а биоуголь, который напоминает древесный уголь, трудно отделить от сточных вод.
Дрожжи же могут оказаться более удобными и безопасными с точки зрения экологии. И они очень быстро дают результат, поглощая металлы примерно за 40–60 минут. Так что пивные дрожжи вполне можно использовать для избирательного поглощения металлов из перерабатываемых материалов с минимальным риском для окружающей среды. Но исследователи честно заявляют, что процесс восстановления металлов с помощью пивных дрожжей нуждается в гораздо более масштабных исследованиях в реальных условиях.
