עקר הוא תוצר פעילות בית בד המתקבל בתהליך הפקת שמן הזית בעונת המסיק. מדובר באחד השפכים המזהמים ביותר בתעשיית החקלאות למזון, המכילים ריכוז גבוה מאוד של חומרים אורגניים וחומרים רעילים, ועל כן בעלי פוטנציאל זיהום גבוה לסביבה. בשל החומציות הגבוהה יחסית, העומס האורגני הגבוה ותכולת התרכובות האנטי מיקרוביאליות כדוגמת פנולים ופוליפנולים במי העקר, ישנו קושי ממשי בטיפול בהם. לפיכך נדרש טיפול אלטרנטיבי, יישומי וכלכלי למים אלו שכיום מוזרמים לשפכים, מפוזרים בקרקע או לסביבה ללא טיפול, כשהתוצאה היא פגיעה סביבתית חמורה.
במחקר זה מוצע לראשונה טיפול במי עקר המבוסס על שילוב של חמצון מתקדם באמצעות אוזון עם טיפול ביולוגי חדשני בטכנולוגיה הנקראת (SBP) Small-bioreactor platform, להפחתת מזהמים ועומס אורגני בשפכים אלו. זהו מחקר חלוצי בו נבחנה מערכת מעבדתית המשלבת טכנולוגיה של חמצון מתקדם מבוססת אוזון עם טכנולוגיית טיפול ביולוגי ייחודית, באופן שיצמצם במידה ניכרת את נוכחותן של תרכובות פנוליות במי עקר ותכולת החומר האורגני, דבר אשר יכול להוביל לשיפור איכות המים המיועדים לטיפול קונבנציונלי במתקני טיהור שפכים ובכך יתרום למשק המים של ישראל המבוסס ברובו על מים מושבים לצרכי השקיה.
המטרה של אוזונציית הקדם במחקר המוצע אינה פירוק מלא של התרכובות הפוליפנוליות, אלא למצוא את מנת האוזון ותנאים האופטימליים שיאפשרו את הגדלת הפריקות הביולוגית של מי העקר אשר יובילו לטיפול ביולוגי יעיל יותר.
המטרה העיקרית של טכנולוגית ה- SBP הינה להגדיל את מגוון אוכלוסיית המיקרואורגניזמים בשפכים, על מנת לסלק או להפחית מזהמים ספציפיים ולהגדיל את יציבות התהליך הביולוגי בשפכים, וזאת ע"י מיקרואורגניזמים מקובעים בסביבה מכותרת. הפלטפורמה המוצעת מבוססת על קפסולה ייחודית המורכבת ממעטפת ממברנה אולטרא-פילטרציה אשר בה נארזים מיקרואורגניזמים מסוימים (לדוגמא חיידקים בעלי יכולת מטבולית מסוימת), וזו מספקת מיקרו-סביבה מותאמת למיקרואורגניזמים הפעילים לביצוע תהליך של פירוק מזהמים.
בשלב ראשון נעשתה סדרה של ניסויים שכללו ניסויי אוזונציה מקדימים על חומצה טאנית כחומר מודל, כאשר בהמשך נבחן הטיפול המשולב של אוזון עם טיפול ביולוגי בנוכחות קפסולות. סדרה זו הוכתרה בהצלחה, עם פירוק פנולים של 37% בשלב האוזונציה שלאחריה פירוק ביולוגי עד לערך של 90% בפנול הכללי בתום 24 שעות. בשלב השני בוצעו ניסויי אוזונציה על עקר מדולל 1:10 לאופטימיזציה של מנת האוזון הנדרשת לפירוק והגעה ל-1000 מג"ל בריכוז הפנול, ליצירת מצע נוח ותנאים מיטביים לפירוק ביולוגי על ידי הקפסולות. לפיכך, ניסויים משולבים של אוזנציה עם טיפול ביולוגי נבדקו על העקר המדולל הראו ירידה של 36% בערך ה-COD ו-61% בפנול הכללי. בהשוואה לניסויי החומצה טאנית, ירידת ה-COD חלה לנוכח הטיפול הביולוגי ואילו תהליך האוזונציה היה המרכיב היחיד שתרם לפירוק הפנול הכללי. עם זאת, שימוש בטכנולוגיית UV/vis לזיהוי מרכיבים ארומטיים, כלומר פנולים ופוליפנולים בעקר, חשפה תמונה ברורה יותר על טיב הפירוק של כל טיפול; נקודות שיא נצפו בשני אורכי גל של 214 nm ו- 274 nm עבור עקר גולמי מדולל (נקודת האפס), עם ירידה משמעותית ביישום הטיפול המשולב (שעה אוזונציה וטיפול ביולוגי של 48 שעות). עבור אותם אורכי גל נצפתה הירידה המשמעותית ביותר בבחינת הטיפול המשולב, בהשוואה לבדיקת כל אחד מהתהליכים בנפרד. בהתבסס על תוצאות המחקר, טיפול מקדים במי עקר המשלב טיפול פיזיקו-כימי והמשך טיפול ביולוגי הינו הכרחי לקיצור זמני אוזונציה והפחתת זמן האינקובציה לפירוק ביולוגי. ניכר כי שיטת הקפסולות לבידוד מיקרואורגניזמים בעלי פעילות ספציפית עמידה במצבי עקה חימצוניים בשל הגידול בספירת החיידקים החיים והיכולת לפרק בתנאים אלו. אולם, יש להפחית את מידת הרעילות של העקר על ידי דילול או שיטות מכניות אחרות שלא נבדקו במחקר זה, לרמה שבה החיידקים יצליחו לפעול באופן מיטבי. תוצאות המחקר מעידות לא רק על יעילות השיטה המוצעת אלא גם על פוטנציאל השיטה לשמש פיתרון ישים לבתי בד ברמה המקומית, ובמתקני טיהור שפכים ברמה האזורית.
