فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مسئله و اهداف: مایع سیاه حاصل از پخت کرافت کاه گندم، حاوی مقادیر زیاد لیگنین، ترکیبات فنولی، مواد سولفوردار، سیلیس و جامدات محلول و معلق می‌باشد. این ترکیبات به‌دلیل ساختار پیچیده و پایداری بالا، به‌سختی تجزیه شده و موجب افزایش چشمگیر COD، BOD و سایر شاخص‌های آلایندگی می‌شوند. روش‌های متداول تصفیه مانند تبخیر، احتراق و بازیابی شیمیایی در واحدهای بزرگ قابل استفاده‌اند، اما برای واحدهای کوچک و متوسط به دلیل وجود سیلیس زیاد، ‌هزینه بالا، مصرف انرژی زیاد و بازده محدود مقرون‌به‌صرفه نیستند. در این راستا، فرآیندهای زیستی و میکروارگانیسم‌ها به‌عنوان روشی اقتصادی، کارآمد و سازگار با محیط زیست اهمیت یافته‌اند. هدف این پژوهش، مقایسه کارایی قارچ Phaenerochaete chrysosporium و باکتری Bacillus subtilis در حالت سلول آزاد برای کاهش COD، BOD و TDS مایع سیاه کرافت حاصل از خمیرسازی کاه گندم است.مواد و روش‌ها: نمونه‌های مایع سیاه از فرآیند کرافت با استفاده از کاه گندم تهیه و به‌منظور کاهش سمیت و فراهم‌سازی شرایط مطلوب برای فعالیت زیستی، با نسبت ده برابر رقیق شدند. میکروارگانیسم‌های مورد استفاده شامل قارچ P. chrysosporium و باکتری B. subtilis بودند که در محیط‌های کشت استاندارد تکثیر و سپس در شرایط آزمایشگاهی به پساب افزوده شدند. شرایط تیمار شامل pH برابر ۷، دمای ۳۰ درجه سانتی‌گراد، سرعت شیکر ۸۰ دور در دقیقه و بازه زمانی ۱۴ روز در نظر گرفته شد. برای هر تیمار، نمونه‌برداری در روزهای ۰، ۳، ۷، ۱۱ و ۱۴ انجام شد و پارامترهای COD، BOD و TDS با روش‌های استاندارد APHA اندازه‌گیری گردید. کلیه آزمون‌ها با سه تکرار صورت گرفت و داده‌ها با استفاده از آزمون T مستقل و تحلیل واریانس جهت بررسی معناداری اختلافات تجزیه شدند.نتایج: یافته‌ها نشان داد هر دو میکروارگانیسم در کاهش شاخص‌های آلایندگی مایع سیاه کرافت مؤثر بودند، اما قارچ P. chrysosporium در پایان روز چهاردهم با کاهش بیشتری در COD ، BOD و TDS نسبت به باکتری B. subtilis برتری یافت. باکتری به‌دلیل دوره نهفتگی کوتاه‌تر در روزهای ابتدایی کاهش بیشتری در COD و BOD داشت، ولی از روز هفتم به بعد با ترشح آنزیم‌های لیگنینولیتیک قارچ، سرعت و میزان کاهش آلاینده‌ها افزایش یافت. این نتایج نشان داد که در دوره های تیمار کوتاه (یک هفته ای)، تیمار با باکتری B. subtilis موثرتر از P. chrysosporium می‌باشد. کاهش سرعت روند در روزهای پایانی به کمبود مواد آلی ساده، تجمع متابولیت‌های بازدارنده، محدودیت مواد مغذی و اتولیز سلولی نسبت داده شد.نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد که هر دو میکروارگانیسم پتانسیل مؤثری برای تصفیه زیستی مایع سیاه کرافت دارند، اما قارچ P.chrysosporium به‌دلیل توانایی ویژه در ترشح آنزیم‌های لیگنولیتیک و تجزیه ترکیبات سخت‌تجزیه، گزینه کارآمدتری برای کاهش پایدار آلاینده‌ها است. در عین حال، استفاده ازB. subtilis در مراحل ابتدایی تیمار می‌تواند به تسریع فرآیند کمک کند و در دوره های تیمار کوتاه (یک هفته ای)، تیمار با باکتری B. subtilis می‌تواند موثرتر از P. chrysosporium ‌باشد. در سامانه‌های ترکیبی قارچ_باکتری، بهره‌وری بیشتری حاصل شود. بر این اساس، توسعه سامانه‌های زیستی ترکیبی می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌های شیمیایی و حرارتی پرهزینه در صنایع خمیر و کاغذ باشد و علاوه بر کاهش هزینه‌ها، پیامدهای زیست‌محیطی مطلوب‌تری به همراه داشته باشد.