Добавить новость
smi24.net
News in English
Май
2024

Repurposed beer yeast may offer a cost-effective way to remove lead from water

0

Every year, beer breweries generate and discard thousands of tons of surplus yeast. Researchers from MIT and Georgia Tech have now come up with a way to repurpose that yeast to absorb lead from contaminated water.

Through a process called biosorption, yeast can quickly absorb even trace amounts of lead and other heavy metals from water. The researchers showed that they could package the yeast inside hydrogel capsules to create a filter that removes lead from water. Because the yeast cells are encapsulated, they can be easily removed from the water once it’s ready to drink.

“We have the hydrogel surrounding the free yeast that exists in the center, and this is porous enough to let water come in, interact with yeast as if they were freely moving in water, and then come out clean,” says Patricia Stathatou, a former postdoc at the MIT Center for Bits and Atoms, who is now a research scientist at Georgia Tech and an incoming assistant professor at Georgia Tech’s School of Chemical and Biomolecular Engineering. “The fact that the yeast themselves are bio-based, benign, and biodegradable is a significant advantage over traditional technologies.”

The researchers envision that this process could be used to filter drinking water coming out of a faucet in homes, or scaled up to treat large quantities of water at treatment plants.

MIT graduate student Devashish Gokhale and Stathatou are the lead authors of the study, which appears today in the journal RSC Sustainability. Patrick Doyle, the Robert T. Haslam Professor of Chemical Engineering at MIT, is the senior author of the paper, and Christos Athanasiou, an assistant professor of aerospace engineering at Georgia Tech and a former visiting scholar at MIT, is also an author.

Absorbing lead

The new study builds on work that Stathatou and Athanasiou began in 2021, when Athanasiou was a visiting scholar at MIT’s Center for Bits and Atoms. That year, they calculated that waste yeast discarded from a single brewery in Boston would be enough to treat the city’s entire water supply.

Through biosorption, a process that is not fully understood, yeast cells can bind to and absorb heavy metal ions, even at challenging initial concentrations below 1 part per million. The MIT team found that this process could effectively decontaminate water with low concentrations of lead. However, one key obstacle remained, which was how to remove yeast from the water after they absorb the lead.

In a serendipitous coincidence, Stathatou and Athanasiou happened to present their research at the AIChE Annual Meeting in Boston in 2021, where Gokhale, a student in Doyle’s lab, was presenting his own research on using hydrogels to capture micropollutants in water. The two sets of researchers decided to join forces and explore whether the yeast-based strategy could be easier to scale up if the yeast were encapsulated in hydrogels developed by Gokhale and Doyle.

“What we decided to do was make these hollow capsules — something like a multivitamin pill, but instead of filling them up with vitamins, we fill them up with yeast cells,” Gokhale says. “These capsules are porous, so the water can go into the capsules and the yeast are able to bind all of that lead, but the yeast themselves can’t escape into the water.”

The capsules are made from a polymer called polyethylene glycol (PEG), which is widely used in medical applications. To form the capsules, the researchers suspend freeze-dried yeast in water, then mix them with the polymer subunits. When UV light is shone on the mixture, the polymers link together to form capsules with yeast trapped inside.

Each capsule is about half a millimeter in diameter. Because the hydrogels are very thin and porous, water can easily pass through and encounter the yeast inside, while the yeast remain trapped.

In this study, the researchers showed that the encapsulated yeast could remove trace lead from water just as rapidly as the unencapsulated yeast from Stathatou and Athanasiou’s original 2021 study.

Scaling up

Led by Athanasiou, the researchers tested the mechanical stability of the hydrogel capsules and found that the capsules and the yeast inside can withstand forces similar to those generated by water running from a faucet. They also calculated that the yeast-laden capsules should be able to withstand forces generated by flows in water treatment plants serving several hundred residences.

“Lack of mechanical robustness is a common cause of failure of previous attempts to scale-up biosorption using immobilized cells; in our work we wanted to make sure that this aspect is thoroughly addressed from the very beginning to ensure scalability,” Athanasiou says.

After assessing the mechanical robustness of the yeast-laden capsules, the researchers constructed a proof-of-concept packed-bed biofilter, capable of treating trace lead-contaminated water and meeting U.S. Environmental Protection Agency drinking water guidelines while operating continuously for 12 days.

This process would likely consume less energy than existing physicochemical processes for removing trace inorganic compounds from water, such as precipitation and membrane filtration, the researchers say.

This approach, rooted in circular economy principles, could minimize waste and environmental impact while also fostering economic opportunities within local communities. Although numerous lead contamination incidents have been reported in various locations in the United States, this approach could have an especially significant impact in low-income areas that have historically faced environmental pollution and limited access to clean water, and may not be able to afford other ways to remediate it, the researchers say.

“We think that there’s an interesting environmental justice aspect to this, especially when you start with something as low-cost and sustainable as yeast, which is essentially available anywhere,” Gokhale says.

The researchers are now exploring strategies for recycling and replacing the yeast once they’re used up, and trying to calculate how often that will need to occur. They also hope to investigate whether they could use feedstocks derived from biomass to make the hydrogels, instead of fossil-fuel-based polymers, and whether the yeast can be used to capture other types of contaminants.

“Moving forward, this is a technology that can be evolved to target other trace contaminants of emerging concern, such as PFAS or even microplastics,” Stathatou says. “We really view this as an example with a lot of potential applications in the future.”

The research was funded by the Rasikbhai L. Meswani Fellowship for Water Solutions, the MIT Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS), and the Renewable Bioproducts Institute at Georgia Tech.








Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления

Уровень медицины в Некрасовке растет

Лендруш Егикян: человек, который сохраняет высокую миссию быть армянином вдали от Родины

Самые большие водопады в мире, чья мощь впечатляет


Palestinian envoy urges action at UN: “History will judge us all”

3 Terrifying Horror Series To Watch Ahead Of HBO’s ‘It: Welcome to Derry’

AI talent comes at a 30% salary premium: ‘If you try to play catch up later, this is going to cost you even more’

Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit


Nexign Interconnect получила сертификат совместимости с российской Java-платформой Axiom JDK

Чудо-колонка Детского радио: малыш будет в восторге!

Экстренная посадка.

Northern Cardinal male - Красный кардинал самец


Открыты сервера MMORPG ROM: Golden Age

New study shows that Gen Z is spending way less money on videogames than older gamers

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta


Овочі можусть стати розкішшю для українців


Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение

Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»

Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


Температура 28-31 градус и осадки спрогнозированы на юге России

Грачья Погосян: достойный пример гуманизма и патриотизма (к 55-летию известного благотворителя)

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления

Погода сошла с ума? Главный синоптик России Вильфанд предупреждает: аномалий будет все больше - то в жар, то в холод


В подмосковной Лобне по подозрению в организации незаконной миграции задержаны восемь человек

Комлесхоз рассказал о единственном в Подмосковье деревообрабатывающем цехе

Синоптики спрогнозировали до +22 градусов и дождь в Москве 13 августа

Сергей Собянин. Главное за день


Анна Калинская вышла в третий круг турнира WTA 1000 в Цинциннати

Калинская обыграла Анисимову в третьем круге турнира WTA в Цинциннати

Кафельников: Бублик поносил ATP-250. Если бы не эти турниры, он бы «челленджеры» играл

В Цинциннати остановили матчи ATP и WTA из-за пожара генератора


«Не хотят слушать». Внук Береста пояснил, почему молчит про деда-героя

Туристы рассказали, как их отдых в Абхазии разрушил стереотипы

Как начался профессиональный путь Симоньян: её рассказ

Махачкалинский «Динамо» обыграл «Спартак» по пенальти в матче Кубка России


Музыкальные новости

Концерт Тимберлейка в Стамбуле превратился в хаос: Мот рассказал о давке, сломанных заборах и драках

Баста и его супруга задолжали за коммунальные услуги

ИИ опроверг предположения о существовании двойников Пола Маккартни и Бритни Спирс

Цыганова обрушилась на Слепакова*


Преподаватели Подмосковья первые в России подтвердили свои ИТ-компетенции у независимого эксперта «Группа Астра»

Директор Росгвардии Герой России генерал Виктор Золотов принял участие в заседании Национального антитеррористического комитета

Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


В Курске на улице Ленина восстановили фонтан возле памятника Георгию Свиридову

Антироссийский курс Трампа: новая стратегия США вызывает опасения экспертов

Здоровье Бориса Щербакова: обновленные сведения от научно-исследовательского центра имени Склифосовского

Пойманный багаж рейса Turkish Airlines доставлен во Внуково


Отзывы о франшизе «Автополка»

Выбор подходящей франшизы автозапчастей

Преимущества франшизы «Автополка»

Магазин автозапчастей франшиза – успешное и прибыльное предприятие


В России объяснили скорую организацию встречи Путина и Трампа

Ким Чен Ын подтвердил Путину неизменную поддержку КНДР в отношении России

СМИ: американские чиновники рады решению Путина посетить Аляску

«Трампу надо соглашаться»: сейчас у Путина наименьшее количество требований за все время – итальянские СМИ




КГ PROGRESS: в Перми работают самые опытные стоматологи в России

Здоровье Бориса Щербакова: обновленные сведения от научно-исследовательского центра имени Склифосовского

Солнечному мальчику необходимо лекарство, чтобы спасти сердце от перегрузок

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления


Зеленский пригрозил «третьей мировой войной» в случае давления на Киев в вопросе уступок территорий


Сотрудники и военнослужащие Росгвардии обеспечили безопасность футбольного матча

Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM

Благодаря совместным действиям сотрудников Росгвардии и их коллег футбольный матч «Акрон» – ЦСКА завершился без происшествий

Журова о возвращении граждан, сменивших гражданство: «Практически невозможно»


Лукашенко получил первую золотую монету из белорусского сырья


Сергей Собянин: Герои — не какие-то особенные люди, они живут рядом с нами

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин объявил об открытии новой детской поликлиники в районе Крюково

Собянин оценил вклад проектов "Город героев" и "Герой моего района


Погода сошла с ума? Главный синоптик России Вильфанд предупреждает: аномалий будет все больше - то в жар, то в холод

Площадь возгорания на горе Куцай достигла 650 тысяч квадратных метров

Орловская область планирует войти в число национальных туристических маршрутов с проектом «Бирюзовое кольцо России»

Хватит морщиться: ученые назвали пользу от участившихся московских ливней


Синоптики спрогнозировали до +22 градусов и дождь в Москве 13 августа

Минюст планирует пресекать мошенническую деятельность, маскирующуюся под бесплатную юридическую помощь

«Не хотят слушать». Внук Береста пояснил, почему молчит про деда-героя

«Мосфильм» представил финальный список фильмов для школы


Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса

Орловская область планирует войти в число национальных туристических маршрутов с проектом «Бирюзовое кольцо России»

Универсальный ТСД промышленного класса Saotron RT-T40X V.2

Заместитель прокурора Архангельской области и Ненецкого автономного округа Павел Матанцев проверил ход ремонтных работ в школе № 1 г. Нарьян-Мара


Прогноз погоды в Крыму на среду

Прогноз погоды в Крыму на 12 августа

Историко-краеведческая выставка «Древности земли крымской»

Прогноз погоды в Крыму на 11 августа


Сэкономили. Жертвы турагента-шизофреника плачут о потерянных деньгах

«Не всё о ней знаю». Что Маргарита Терехова скрывала от своей дочери Анны

Туристы рассказали, как их отдых в Абхазии разрушил стереотипы

Путин вмешался — дело сдвинулось: накконец-то удалось реализовать важную инициативу, касающуюся мигрантов в РФ














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *