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Exploring the Potential of Hydrothermal Treatment for Microplastics Removal in Digestate
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c04124 Ifunanya R. Akaniro 1 , Ruilong Zhang 1 , Christina H. M. Tsang 1 , Peixin Wang 1 , Zhu Yang 1, 2 , Jun Zhao 1, 3
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c04124 Ifunanya R. Akaniro 1 , Ruilong Zhang 1 , Christina H. M. Tsang 1 , Peixin Wang 1 , Zhu Yang 1, 2 , Jun Zhao 1, 3
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Microplastics (MPs) are increasingly being detected in soil conditioners derived from organic waste streams. The widespread implementation of anaerobic digestion in the biocircular economy for organic waste management has led to the emergence of digestate as a potential reservoir for the release of MP particles. This further amplifies the range of environmental risks associated with MP contamination. Hydrothermal carbonization (HTC) is an easy-to-operate, low-energy technique for advanced waste utilization, although to date MP remediation via this technique is still in the early stage and remains unclear. This study aims to isolate and characterize MPs in digestate and further investigate the efficiency of using HTC for quantifiable MPs removal. The results show that the quantity of MPs from raw digestate was 1400 ± 510 items/kg and 1.01 ± 0.32 g/kg (dry weight digestate). MP shapes mainly occurred as fibers, films, fragments, flakes, and spheres, predominantly in the 0.5 to 1.0 mm size range. On spectroscopic analysis, three polymer types, polypropylene, polystyrene (PS), and polyethylene terephthalate (PET), were identified. It was observed that HTC up to 200 °C significantly reduced the prevalence of quantifiable MPs by ∼90% (particle number). In addition, the average size of MPs in raw digestate was significantly larger than that in the hydrothermally treated digestate, suggesting a shift in MP size distribution to smaller particles, which indicates susceptibility of the MPs to hydrothermal degradation. HTC-induced strong discoloration of PS particles, while PET was most prone to depolymerization. The findings of this study demonstrate the potential applicability of the HTC technique in the degradation of MPs in digestate to mitigate their adverse impacts upon environmental disposal or agronomic application.
中文翻译：
探索水热处理去除消化物中微塑料的潜力
在源自有机废物流的土壤改良剂中越来越多地检测到微塑料 (MP)。在有机废物管理的生物循环经济中广泛实施厌氧消化，导致消化物成为 MP 颗粒释放的潜在储存库。这进一步扩大了与 MP 污染相关的环境风险范围。水热碳化（HTC）是一种易于操作、低能耗的先进废物利用技术，尽管迄今为止通过该技术进行的 MP 修复仍处于早期阶段且仍不清楚。本研究旨在分离和表征沼渣中的 MP，并进一步研究使用 HTC 进行可量化 MP 去除的效率。结果表明，原沼渣中 MP 的含量为 1400 ± 510 项/kg 和 1.01 ± 0.32 g/kg（干重沼渣）。 MP 形状主要以纤维、薄膜、碎片、薄片和球体的形式出现，主要尺寸范围为 0.5 至 1.0 mm。通过光谱分析，确定了三种聚合物类型：聚丙烯、聚苯乙烯 (PS) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。据观察，高达 200 °C 的 HTC 显着降低了可量化 MP 的流行率约 90%（颗粒数）。此外，原始沼渣中 MP 的平均尺寸明显大于经过水热处理的沼渣中的平均尺寸，这表明 MP 尺寸分布向更小的颗粒转变，这表明 MP 对水热降解的敏感性。 HTC 引起 PS 颗粒强烈变色，而 PET 最容易解聚。 本研究的结果证明了 HTC 技术在消化物中 MP 降解方面的潜在适用性，以减轻其对环境处置或农艺应用的不利影响。
更新日期：2024-09-11
中文翻译：
探索水热处理去除消化物中微塑料的潜力
在源自有机废物流的土壤改良剂中越来越多地检测到微塑料 (MP)。在有机废物管理的生物循环经济中广泛实施厌氧消化，导致消化物成为 MP 颗粒释放的潜在储存库。这进一步扩大了与 MP 污染相关的环境风险范围。水热碳化（HTC）是一种易于操作、低能耗的先进废物利用技术，尽管迄今为止通过该技术进行的 MP 修复仍处于早期阶段且仍不清楚。本研究旨在分离和表征沼渣中的 MP，并进一步研究使用 HTC 进行可量化 MP 去除的效率。结果表明，原沼渣中 MP 的含量为 1400 ± 510 项/kg 和 1.01 ± 0.32 g/kg（干重沼渣）。 MP 形状主要以纤维、薄膜、碎片、薄片和球体的形式出现，主要尺寸范围为 0.5 至 1.0 mm。通过光谱分析，确定了三种聚合物类型：聚丙烯、聚苯乙烯 (PS) 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)。据观察，高达 200 °C 的 HTC 显着降低了可量化 MP 的流行率约 90%（颗粒数）。此外，原始沼渣中 MP 的平均尺寸明显大于经过水热处理的沼渣中的平均尺寸，这表明 MP 尺寸分布向更小的颗粒转变，这表明 MP 对水热降解的敏感性。 HTC 引起 PS 颗粒强烈变色，而 PET 最容易解聚。 本研究的结果证明了 HTC 技术在消化物中 MP 降解方面的潜在适用性，以减轻其对环境处置或农艺应用的不利影响。
京公网安备 11010802027423号