Varje år i Kanada, sex biljoner liter kommunalt avloppsvatten behandlas delvis och släpps ut i miljön, medan ytterligare 150 miljarder liter obehandlat avlopp släpps ut direkt i orörda ytvatten.

Nu har forskare hittat ett sätt att stoppa det flödet:genom att filtrera avfallet genom pilträdens rötter. Experimentera med en plantage i Quebec, forskarna uppskattar att över 30 miljoner liter primärt avloppsvatten per hektar kan behandlas med bioraffinaderi årligen.

Deras resultat publicerades 14 juni i tidningen Vetenskapen om den totala miljön .

"Vi lär oss fortfarande hur dessa träd kan tolerera och behandla så stora mängder avloppsvatten, men pilens "komplexa" fytokemiska verktygslåda ger oss spännande ledtrådar, "sa Eszter Sas, huvudförfattare till studien och en doktorsexamen student vid Université de Montréal.

Pilträd är naturligt toleranta mot föroreningar och deras rötter filtrerar bort det höga kvävet i avloppsvatten, faktiskt tredubblar den producerade biomassan, som sedan kan skördas för förnybara lignocellulosiska biobränslen, ett alternativ till fossila bränslen.

Andra generationens biobränslen

Denna biomassa kan sedan samlas in för att göra förnybara lignocellulosabiobränslen. Ett alternativ till fossila bränslen, dessa så kallade andra generationens biobränslen konkurrerar inte direkt om råvaror i livsmedelskedjan

I sin forskning, Sas och ett kanadensisk-brittiskt team av grödforskare, biokemister och kemiska ingenjörer från UdeM och Imperial College London använde avancerad metabolomisk (kemisk) profileringsteknik för att också identifiera nya extraherbara "gröna" kemikalier som produceras av träden.

Förutom salicylsyra (mest känd som huvudingrediensen i aspirin), som vidar producerar i stora mängder, en rad "gröna" kemikalier berikades genom avloppsfiltrering, som har en betydande antioxidant, cancer, antiinflammatoriska och antimikrobiella egenskaper.

"Medan de flesta av de inducerade kemiska föreningarna inte har setts tidigare i vide, vissa har observerats i salttoleranta växter som lakrits och mangrover och är kända för att vara kraftfulla antioxidanter, "sa Sas.

"Spännande, ett antal av de inducerade kemikalierna är helt okarakteriserade och ett mysterium. Det är fantastiskt hur mycket ny växtkemi det återstår att upptäcka, även i pilträd, som har funnits i tusentals år, " tillade hon.

"Det verkar troligt att vi fortfarande bara kliar på ytan av dessa träds naturliga kemiska komplexitet, som kan utnyttjas för att hantera miljöproblem. "

Överraskande höga skördar

Om man tittar på den effekt som avloppsrening med pilar skulle ha på årliga lignocellulosabiobränslen och ”gröna” kemiska avkastningar, Sas team hade förväntat sig negativa konsekvenser av att bevattna sin experimentella plantage med avloppsvatten.

Dock, de blev förvånade när avkastningen faktiskt gick upp så högt.

"En av fördelarna med att använda naturliga lösningar för att hantera miljöutmaningar som avloppsrening är att vi kan generera kompletterande bioprodukter, såsom förnybar bioenergi och grön kemi, "sa Sas doktorand på UdeM, seniorförfattare Frédéric Pitre.

"Det här konceptet med ett bioraffinaderi verkar vara fantastiskt för att låta ny miljöteknik konkurrera ekonomiskt med de mycket etablerade marknaderna för petroleumbaserade fossila bränslen och kemikalier samtidigt som det hjälper till att minska pågående mänskliga skador på ekosystemet."