[영국] 버킹엄대, 폐수서 오염물질 제거하는 물벼룩 발견

『종합환경과학(종합환경과학)』에 연구논문 게재

물벼룩 또는 다프니아(물벼룩속)는 성공으로 폐수를 처리한다 [사진출처(사진 출처) = University of Birmingham]

버킹엄대학(University of Birmingham)의 연구에서는 물벼룩을 호흡수에서 화학 오염 물질을 제거하는 방법을 발견했다. 

새로운 연구에 따르면 물벼룩은 폐수에서 중요한 화학 오염물질을 제거하는 데 중추적인 역할을 하고, 공장, 농장 및 가정에서 안심하고 사용할 수 있습니다.

수락과 엔지니어는 폐수에서 수용, 살충제 및 산업 화학물질을 포함하는 저비용, 저탄소 방법을 제공하기 위해 다프니아(물벼룩속)를 활용했고, 폐수 처리 제거장에서 물벼룩의 접근수를 결합할 수 있는 기술을 개발했습니다.

특히 참가자들은 파트너를 선택했습니다.

유권자의 연구 결과는 『종합환경과학(Science of the Total Environment)』에 게재되었습니다.

그들은 엄선된 네 종류의 물벼룩을 통해 디클로페낙 (제약), 아트라진 (살충제), 비소 (중금속) 및 PFOS (산업 화학 물질) 등의 제거 효율을 보여줬다.

루이사 오르시니(Luisa Orsini) 버밍엄 대학교 교수이자 수석 저자는 "물벼룩 생물학에 대한 우리의 발견은 자연에서 영감을 얻은 3차 폐수 처리 기술을 개선했다. 이 발견은 도시 폐수 유출물늘 정제하고 우리 강의 생태 건강을 보호한다”고 말했다.

그는 "수세기 동안 휴면 상태를 유지하는 물벼룩의 능력은 다양한 역사적 오염 압력을 견뎌낸 인구를 도울 수 있다”라며 “연구자들은 화학 오염 물질에 내성을 가진 균주를 확보해 기술에 통합했다"라고 설명했다.

급속한 도시화, 인구 증가, 지속 불가능한 식량 생산 및 기후 변화는 수자원에 전례 없는 압력을 가하여 전 세계적인 물 위기는 절정에 달했다.

국내 및 산업 공정에서 발생하는 잔류성 화학 오염 물질은 물의 안전한 재사용을 방해한다. 폐수 유출물이 강으로 방출되면 저수지, 관개 시스템 및 지하수 재충전으로 유입된다.

이러한 화학 오염 물질은 인간의 먹이 사슬과 물공급에 들어가 매년 약 9200만 명의 건강에 해로운 영향을 미친다.

모하메드 압달라(Mohamed Abdallah) 공동 저자이자 버밍엄 대학교의 박사는 “우리의 기술은 폐수 유출물의 품질을 향상시킨다“라며, “관개, 산업 응용 분야 및 가정용으로 적합한 재사용 가능한 물을 생산할 수 있다”라고 말했다.

또한 “잔류성 화학물질이 수로로 유입되는 것을 방지함으로써 환경 오염을 방지할한다”라고 덧붙였다.

칼 딘(Karl Dearn) 공동 저자이자 버밍엄 대학교의 공학과 교수는 “우리는 이 놀라운 물벼룩을 최종 방출하기 전에 폐수를 정제하기 위한 맞춤형 격리 장치를 도입했다”라며 “우리의 기술은 물벼룩의 번식 능력에 기인한다”라고 말했다.

무하마드 압둘라히(Muhammad Abdullahi) 수석 저자이자 버밍엄 대학교 박사 과정 학생은 “자연에서 영감을 얻은 이 새로운 기술은 폐수에서 잔류성 화학 오염 물질을 지속 가능하게 제거하는 프로세스를 제공한다”라며 “화학 물질이 배출되는 것을 방지함으로써 환경과 생물 다양성을 보호할 수 있다”라고 덧붙였다.

[원문보기]

Waterfleas hold key to cleaner environment and better human health

 

A novel way of removing chemical pollutants from wastewater could see the humble waterflea helping to create cleaner rivers and waterways.

Tiny waterfleas could play a pivotal role in removing persistent chemical pollutants from wastewater – making it safe to use in factories, farms and homes, a new study reveals.

Scientists and engineers have discovered a method to harness Daphnia to provide a scalable low-cost, low-carbon way of removing pharmaceuticals, pesticides, and industrial chemicals from wastewater. This approach avoids the toxic byproducts typically associated with current technologies.

The researchers have developed technology that allows them to retrofit populations of waterfleas into wastewater treatment plants. What makes their technology unique is the selection of strains based on their chemical tolerance which the researchers ‘resurrect’ from past environments.

Their findings are published in Science of the Total Environment and showcase an international team of researchers led by the University of Birmingham. They demonstrate the removal efficiency of four carefully selected strains of water flea on diclofenac (pharmaceutical), atrazine (pesticide), arsenic (heavy metal), and PFOS (industrial chemical).

Senior author Professor Luisa Orsini, from the University of Birmingham, commented: “Our profound understanding of water flea biology enabled us to pioneer a nature-inspired tertiary wastewater treatment technology. This refines municipal wastewater effluent and safeguards the ecological health of our rivers.

“The water flea's remarkable ability to remain dormant for centuries allows scientists to revive dormant populations that endured varying historical pollution pressures. Leveraging this trait, researchers sourced strains with diverse tolerances to chemical pollutants, incorporating them into the technology.”

Rapid urbanisation, population growth, unsustainable food production and climate change have put unprecedented pressure on water resources, culminating in a global water crisis. The sustainable management and reuse of water resources is paramount for ensuring societal, economic, and environmental well-being.

Persistent chemical pollutants, originating from domestic and industrial processes, escape conventional wastewater treatment and prevent its safe reuse. When wastewater effluent is released into rivers, it eventually finds its way into reservoirs, irrigation systems, and aquifer recharges. These chemical pollutants then enter the human food chain and water supply, detrimentally impacting the health of approximately 92 million individuals annually.

Co-author Dr Mohamed Abdallah, from the University of Birmingham, commented: “Our technology could improve the quality of wastewater effluent - meeting current and upcoming regulatory requirements to produce reusable water suitable for irrigation, industrial applications, and household use. By preventing persistent chemicals from entering waterways, we can also prevent environmental pollution.”

Co-author Professor Karl Dearn, also from the School of Engineering, University of Birmingham, commented: “We introduced these remarkable water fleas into custom containment devices to refine effluent before its final release. Once in place, our technology largely maintains itself, attributed to the water fleas' clonal reproduction capability.”

Lead author and University of Birmingham PhD student Muhammad Abdullahi added: “This novel nature-inspired technology provides a potentially revolutionary process for sustainably removing persistent chemical pollutants from wastewater. By preventing these chemicals from being discharged, we can protect our environment and biodiversity.”

[출처 = University of Birmingham ( https://www.birmingham.ac.uk/news/2023/waterfleas-hold-key-to-cleaner-environment-and-better-human-health ) / 2023년 9월 22일 ]