全球范围内对纸张和纸板的需求持续增长，尤其是在包装行业。由于纸张的特性，通常需要对其表面涂层以防止水、油和其他不必要的物质渗透。然而，这些涂层可能会带来较高的经济和环境成本。因此，采用可再生的涂层材料，不仅经济环保，且可有效支持可持续发展战略。
活性污泥法生物处理工艺一直是去除污水中主要污染物的最普遍方法。其中，剩余污泥的处理成本高达污水处理总成本的50%，这一直是困扰污水处理界的一大难题。污水处理厂正在转向回收原材料，将其转化为可再生资源。富含胞外聚合物（EPS）的剩余污泥有助于污水处理厂实现“生物精炼”模式，正越来越受到重视。以EPS为基础的生物材料由多糖、蛋白质和腐殖酸等组成，因此在农业、医疗和建筑业等领域都有着广泛的应用前景。
目前，一种将厌氧颗粒污泥资源化的新技术前景广阔。该技术可实现厌氧颗粒污泥EPS的回收循环再利用，成功将废水转化为有经济价值的产品，具有经济、可持续、低碳排放等优势。
本研究发表于Environmental Science and Ecotechnology，研究人员将从不同类型污水中的厌氧颗粒污泥提取的EPS作为新型纸张涂层材料。该方法让纸张表面拥有更平滑的多层微观结构和更少的空隙，有效提高了纸张的防水性能（65%）、耐油性和耐油脂性。本研究在发表后得到Mirage News、Phys.org、Today Headline、newscontinue、Swift Telecast、My droll、EurekAlert等国际科技新闻媒体的报道。
这项研究使用的厌氧颗粒污泥来自啤酒厂污水处理厂和造纸厂污水处理厂。两种来源的污泥中提取的EPS主要由蛋白质组成。荧光光谱分析进一步证实了主要成分为色氨酸或蛋白质类成分，还还有类腐殖质成分。
添加EPS可改善纸张的防水、防油脂性能。其中，造纸厂污水处理厂污泥中的EPS样本的效果最佳，其蛋白质含量和疏水成分均高于其他EPS样本。此外，富含β-片层折叠和无规卷曲结构线团的胞外蛋白质有助于纸张涂层结构的增强作用。
这项研究首次证实了从厌氧颗粒污泥中提取的EPS可作为一种新型纸张涂层添加剂，其有效提升了纸张的防水性能和耐油性。研究结果可为城市污水处理及环境保护提供新思路与新方法，回收的生物材料为工业应用提供了可持续的资源，有助于实现可持续的循环经济。
作者信息
第一/通讯作者 冯翠杰，中山大学“百人计划”人才引进副教授，2015—2021年先后于荷兰代尔夫特理工大学和意大利米兰理工大学学习和工作，师从Mark van Loosdrecht教授、Jules van Lier 教授和Francesca Malpei教授，2021年加入土木工程学院。研究方向为水污染控制与高值物质循环再利用、城市水体面源污染监测与模拟。目前，在国内外相关领域的高水平期刊上发表论文30余篇，其中一作或通讯作者17篇。
论文ID
原文题目 Extracellular polymeric substances as paper coating biomaterials derived from anaerobic granular sludge
引用信息 Feng, C., Bonetti, L., Lu, H., Zhou, Z., Lotti, T., Jia, M., ... & Malpei, F. (2024). Extracellular polymeric substances as paper coating biomaterials derived from anaerobic granular sludge. Environmental Science and Ecotechnology 21: 100397.