Micropollutants in wastewater present environmental and human health challenges. Powdered activated carbon (PAC) can effectively remove organic micropollutants, but PAC production is energy intensive and expensive. Biochar adsorbents can cost less and sequester carbon; however, net benefits depend on biochar production conditions and treatment capabilities. Here, life cycle assessment was used to compare 10 environmental impacts from the production and use of wood biochar, biosolids biochar, and coal-derived PAC to remove sulfamethoxazole from wastewater. Moderate capacity wood biochar had environmental benefits in four categories (smog, global warming, respiratory effects, noncarcinogenics) linked to energy recovery and carbon sequestration, and environmental impacts worse than PAC in two categories (eutrophication, carcinogenics). Low capacity wood biochar had even larger benefits for global warming, respiratory effects, and noncarcinogenics, but exhibited worse impacts than PAC in five categories due to larger biochar dose requirements to reach the treatment objective. Biosolids biochar had the worst relative environmental performance due to energy use for biosolids drying and the need for supplemental adsorbent. Overall, moderate capacity wood biochar is an environmentally superior alternative to coal-based PAC for micropollutant removal from wastewater, and its use can offset a wastewater facility's carbon footprint.

ABSTRACT Plant homeodomain leucine-zipper IV (HD-Zip IV) transcription factors (TFs) contain an evolutionarily conserved steroidogenic acute regulatory protein (StAR)-related lipid transfer (START) domain. The START domain is required for TF activity; however, its presumed role as a lipid sensor is not well understood. Here we used tandem affinity purification from Arabidopsis cell cultures to demonstrate that PROTODERMAL FACTOR2 (PDF2), a representative family member which controls epidermal differentiation, recruits lysophosphatidylcholines in a START-dependent manner. In vitro assays with recombinant protein verified that a missense mutation in a predicted ligand contact site reduces lysophospholipid binding. We additionally uncovered that PDF2 controls the expression of phospholipid-related target genes by binding to a palindromic octamer with consensus to a phosphate (Pi) response element. Phospholipid homeostasis and elongation growth were altered in pdf2 mutants according to Pi availability. Cycloheximide chase experiments further revealed a role for START in maintaining protein levels, and Pi limitation resulted in enhanced protein destabilization, suggesting a mechanism by which lipid binding controls TF activity. We propose that the START domain serves as a molecular sensor for membrane phospholipid status in the epidermis. Overall our data provide insights towards understanding how the lipid metabolome integrates Pi availability with gene expression.

As water treatment technology has improved, the amount of available process data has substantially increased, making real-time, data-driven fault detection a reality. One shortcoming of the fault detection literature is that methods are usually evaluated by comparing their performance on hand-picked, short-term case studies, which yields no insight into long-term performance. In this work, we first evaluate multiple statistical and machine learning approaches for detrending process data. Then, we evaluate the performance of a PCA-based fault detection approach, applied to the detrended data, to monitor influent water quality, filtrate quality, and membrane fouling of an ultrafiltration membrane system for indirect potable reuse. Based on two short case studies, the adaptive lasso detrending method is selected, and the performance of the multivariate approach is evaluated over more than a year. The method is tested for different sets of three critical tuning parameters, and we find that for long-term, autonomous monitoring to be successful, these parameters should be carefully evaluated. However, in comparison with industry standards of simpler, univariate monitoring or daily pressure decay tests, multivariate monitoring produces substantial benefits in long-term testing.

ABSTRACT Class IV homeodomain leucine-zipper transcription factors (HD-Zip IV TFs) are key regulators of epidermal differentiation that are characterized by a DNA-binding homeodomain (HD) in conjunction with a lipid-binding domain termed START ( St eroidogenic A cute R egulatory (StAR)-related lipid T ransfer). Previous work established that the START domain of GLABRA2 (GL2), a HD-Zip IV member from Arabidopsis , is required for transcription factor activity. Here, we address the functions and possible interactions of START and the HD in DNA binding, dimerization, and protein turnover. Deletion analysis of the HD and missense mutations of a conserved lysine (K146) result in phenotypic defects in leaf trichomes, root hairs and seed mucilage, similar to those observed for START domain mutants, despite nuclear localization of the respective proteins. In vitro and in vivo experiments demonstrate that while HD mutations impair binding to target DNA, the START domain is dispensable for DNA binding. Vice versa, protein interaction assays reveal impaired GL2 dimerization for multiple alleles of START mutants, but not HD mutants. Using in vivo cycloheximide chase experiments, we provide evidence for the role of START, but not HD, in maintaining protein stability. This work advances our mechanistic understanding of HD-Zip TFs as multidomain regulators of epidermal development in plants.