《Nature》 publiserer artikkel om et nytt gjennombrudd innen MBBR-teknologi: Hvordan en ny «V-formet bærer» løser tilstoppingsproblemet og puster nytt liv i markedet for høydensitetsmedier

Nylig publiserte et forskerteam fra Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) i Sør-Korea en ny studie i *Nature Communications* om strukturell optimalisering av MBBR-bærere (Moving Bed Biofilm Reactor). Forskerne foreslo en V-formet bærerdesign kjent som «Hydro-topological Strategy», som muliggjør aktiv kontroll av biofilmvekstprosessen ved å endre de interne væskebanene i bæreren. For bransjefolk som lenge har fulgt utviklingen av MBBR-biobærerteknologi, har denne studien fått oppmerksomhet ikke bare på grunn av endringen i bærerform, men fordi den forsøker å løse en langvarig teknisk utfordring: tilstopping og redusert masseoverføringseffektivitet forårsaket av overdreven biofilmfortykning. I tradisjonelle MBBR-systemer fester mikroorganismer seg kontinuerlig til bæreroverflaten og danner biofilmer etter hvert som driftstiden øker. Etter en periode med bruk tykner disse biofilmene. Selv om den totale mikrobielle biomassen i systemet øker – noe som i teorien burde forbedre den generelle effektiviteten – reduseres faktisk den faktiske diffusjonseffektiviteten av oksygen og forurensende stoffer inn i biofilmen.

Vi møtte på et lignende problem i vårt prosjekt for behandling av avløpsvann fra matforedling i Sørøst-Asia. Etter flere års drift ble biofilmopphopning inne i transportørene ofte svært merkbar. I mange avløpsrenseanlegg må MBBR-transportører og mikroporøse luftere ofte spyles eller byttes ut etter flere års drift, noe som er en stor oppgave. Interessant nok har langsiktig biofilmhåndtering blitt et vanligere tema i kundediskusjoner enn bare transportørens overflateareal. Ifølge forskerteamet endrer den nye V-formede strukturen vannets strømningsvei inne i transportøren, noe som skaper varierende nivåer av hydraulisk skjærspenning på tvers av forskjellige soner. Når biofilm vokser over, fremmer høyere lokal skjærspenning løsningen av aldret biofilm. Omvendt, i områder der aktiv biomasse må opprettholdes, bevares et relativt stabilt festemiljø. Forskere beskriver denne mekanismen som en biofilmkontrollmetode med "selvregulerende" egenskaper. Basert på eksperimentelle resultater viser denne designen betydelig potensial for å opprettholde biofilmstabilitet og forhindre intern tilstopping. Det er imidlertid fortsatt uklart om den kan opprettholde tilsvarende ytelse under forhold med drastiske svingninger i avløpsvannets egenskaper. Ytterligere validering gjennom praktiske prosjekter er nødvendig for markedsaksept.

Fra et perspektiv på vår bransjes utvikling sender denne forskningen et bemerkelsesverdig signal: det fremtidige konkurransefokuset for MBBR-bærere kan skifte fra å bare øke det spesifikke overflatearealet til å legge større vekt på hydrodynamisk design og biofilmhåndteringsmuligheter. I løpet av det siste tiåret har optimaliseringsarbeidet for de fleste MBBR-bærerprodukter fokusert på beregninger som effektivt overflateareal, biofilmdannelseshastighet og materialstyrke. Denne studien antyder imidlertid at aktiv kontroll av biofilmtykkelse gjennom strukturell design kan bli en nøkkelretning for neste generasjons bærerforskning og -utvikling. For produsenter av MBBR-bærere innebærer dette også at fremtidige systemdesign vil legge større vekt på synergien mellom bæreren og luftingssystemet. Imidlertid forblir ett praktisk spørsmål ubesvart: kan slike komplekse interne geometrier produseres i stor skala på en kostnadseffektiv måte? Vi har observert at de siste årene har et økende antall kunder fra resirkulerende akvakultursystemer (RAS), oppgraderingsprosjekter for industrielt avløpsvann og kommunale avløpsrenseprosjekter med høy belastning begynt å fokusere på driftsstabilitet ved høyere pakningstettheter. Etter hvert som pakningstettheten fortsetter å øke, blir utfordringene med masseoverføring og tilstopping som tradisjonelle bærere står overfor mer uttalte. Verdien av forskningen på V-formede bærere ligger ikke bare i å foreslå en ny strukturell design, men også i å gi en ny teknisk tilnærming for fremtidig utvikling av MBBR-systemer med høy tetthet.