《Process Safety and Environmental Protection》：Mesoporous zirconia for selective recovery of hazardous metal ions from wastewater: performance, mechanism and applicability
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本研究利用废咖啡 grounds（SCG）作为生物丁醇生产原料，通过优化硫酸预处理和酶解工艺，实现了91.05%的糖回收率。筛选出梭菌属（Clostridium saccharoperbutylacetolicum）为高效菌株，在优化发酵条件下，丁醇和丁酯产量分别达到7.88±0.14 g/L和11.85±0.25 g/L，证实了SCG资源化生产的可行性和经济性。
安娜·I·帕尼亚瓜-加西亚（Ana I. Paniagua-García）、赫尔松·加里塔-坎布罗内罗（Jerson Garita-Cambronero）、西尔维娅·冈萨雷斯-罗霍（Silvia González-Rojo）、雷贝卡·迪埃斯-安托利内斯（Rebeca Díez-Antolínez）
卡斯蒂利亚-莱昂农业技术研究所（Agricultural Technological Institute of Castilla y León）生物燃料与生物制品中心，西班牙莱昂省维拉雷霍-德奥尔比戈（Villarejo de órbigo），邮编E-24358
摘要
本研究评估了废弃咖啡渣（Spent Coffee Grounds, SCG）作为生物丁醇生产原料的潜力。为了最大化从废弃咖啡渣中回收糖分，优化了稀硫酸预处理工艺；在最佳条件下进行酶解后，总糖回收率达到了91.05%。研究了8种梭菌（Clostridium）菌株对经过Dowex Optipore? SD2树脂解毒处理的废弃咖啡渣水解产物的发酵能力，结果发现Clostridium saccharoperbutylacetolicum菌株是生产丁醇和ABE（乙酸丁酯）的最有效菌株。基于该菌株的研究结果，开发了一种仅需少量营养物质的废弃咖啡渣水解产物发酵工艺，从而提高了生物丁醇生产的经济效益。进一步优化了这种低营养需求发酵培养基的参数，在30°C下发酵120小时后，使用2.5 g/L酵母提取物、0.5 g/L半胱氨酸和0.5 g/L K2HPO4的条件下，可生产出7.88 ± 0.14 g/L的丁醇和11.85 ± 0.25 g/L的ABE。本研究展示了在高效菌株筛选策略和低营养添加培养基的支持下，将废弃咖啡渣转化为生物丁醇的经济可行性和潜力。
部分内容摘录
引言
固体废物的持续产生（包括工业、农业、家庭、人类和动物产生的废物）对环境构成了重大挑战。为解决这一问题，通过生物技术方法实现废物资源化已成为一种可持续的解决方案（Lee等人，2023年）。农业食品废弃物含有较高的碳水化合物含量，使其成为有前景的原料。
试剂与生物质描述
所有使用的化学品均为分析级。Cellic-CTec2酶（酶活性为129 FPU/mL）由诺维信公司（Novozymes，丹麦巴格斯瓦德）提供；Dowex? Optipore? SD-2聚合物树脂由Supelco公司（美国宾夕法尼亚州贝尔丰特）提供。
废弃咖啡渣（SCG）从西班牙帕伦西亚地区的咖啡店收集。这些废弃物在45°C下烘干48小时（直至重量稳定），然后储存在密封容器中直至使用。
稀硫酸预处理工艺的优化
如2.1节所述，废弃咖啡渣的成分分析显示其中半纤维素含量较高（39.29 ± 1.46%），木质素含量为28.36 ± 0.68%，而纤维素含量较低（8.28 ± 0.26%）。在这种情况下，稀酸预处理可能是一种合适的处理方法，因为先前的研究表明这种预处理能显著促进半纤维素的溶解，从而提高后续的酶解效率。
结论
本研究证明废弃咖啡渣可以用于生产高产量的生物丁醇，从而减少其对环境的影响。通过优化稀硫酸预处理和随后的酶解工艺，获得了含糖量为46.97 ± 0.87 g/L的水解产物（总糖回收率为91.05%）。使用Dowex Optipore? SD-2聚合物树脂对废弃咖啡渣水解产物进行解毒处理被证明是一种有效的方法。
作者贡献声明
安娜·I·帕尼亚瓜-加西亚（Ana I. Paniagua-García）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、软件应用、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构建。雷贝卡·迪埃斯-安托利内斯（Rebeca Díez-Antolínez）：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、项目监督、资源调配、方法论设计、实验设计、资金申请、概念构建。赫尔松·加里塔-坎布罗内罗（Jerson Garita-Cambronero）：负责撰写、审稿与编辑、数据验证、软件应用、方法论设计、实验设计、数据分析。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢ITACyL的支持，并感谢R. Antón、N. del Castillo、G. Sarmiento和A. Martínez提供的技术协助。
