Промышленные и экологические приложения биотехнологии: экология

15.12.2006105370
Начало брошюры см. здесь.

Экологическая биотехнология

Экологическая биотехнология подразумевает использование живых организмов для переработки опасных отходов и борьбы с загрязнением окружающей среды. Например, некоторые грибки применяются для нейтрализации токсичных побочных продуктов бумажной промышленности. Другие микроорганизмы, населяющие свалки ядовитых отходов, расщепляют такие соединения, как полихлорированные бифенилы, на безвредные соединения. Биотехнологи изучают механизмы, с помощью которых населяющие устья рек микроорганизмы могли бы очищать воду от химических загрязнений.

Методы экологической биотехнологии обеспечивают более эффективное по сравнению с традиционными подходами обезвреживание разнообразных токсических отходов, а также значительно снижают нашу зависимость от таких методов утилизации мусора как сжигание и создание хранилищ токсических отходов.

Как это работает?

Использование биотехнологии для решения экологических проблем не является новой идеей. Уже более ста лет смешанные бактериальные популяции используются для очистки сточных вод. Все живые организмы (животные, растения, бактерии и др.) для поддержания жизни поглощают и переваривают питательные вещества и выделяют в окружающую среду образующиеся при этом продукты жизнедеятельности. Разным организмам для поддержания жизни необходимы разные питательные вещества. Некоторые бактерии с удовольствием поглощают химические соединения, содержащиеся в отходах, другие – питаются токсическими химикатами, такими как метиленхлорид, детергенты и креозот.

Специалисты в области охраны окружающей среды пользуются двумя методами биоремедиации (биовосстановления) зараженных органическими отходами земель: вносят в зараженную почву специализированные штаммы бактерий либо питательные вещества, стимулирующие активность уже присутствующих там микроорганизмов. Бактерии поглощают токсины и разлагают их до безвредных продуктов жизнедеятельности. После того, как весь запас токсических соединений переработан, численность популяции бактерий-очистителей возвращается к нормальному уровню, либо они умирают.

Различные методы биоремедиации с помощью природных микроорганизмов используются для обезвреживания промышленных отходов перед их выбросом в окружающую среду, а также для очистки уже существующих загрязнений. В настоящее время несколько усовершенствованных систем очистки, использующих генетически модифицированные микроорганизмы, проходят тестирование на эффективность обезвреживания плохо поддающихся деградации соединений.

В некоторых случаях продукты жизнедеятельности микроорганизмов – борцов за чистоту окружающей среды – сами обладают полезными свойствами. Например, бактерии, расщепляющие образующиеся в процессе производства бумаги соединения серы, выделяют метан.

Мониторинг состояния окружающей среды

Биотехнология предоставляет нам возможности диагностики экологических проблем и оценки состояния окружающей среды. Биотехнологическими компаниями созданы основанные на использовании моноклональных антител и полимеразной цепной реакции методы выявления химических и биологических загрязнений почвы, а исследователи правительственных лабораторий на основе метода моноклональных антител разработали биосенсоры для выявления наличия взрывчатых веществ на местах давних боевых действий. Эти методики не только гораздо дешевле и быстрее лабораторных методов, для осуществления которых требуются сложное и дорогостоящее оборудование, они еще и портативны и могут применяться в любых полевых условиях.

Отрасли, выигрывающие от использования методов биотехнологии

химическая промышленность: использование биокатализаторов для синтеза новых соединений, уменьшения количества побочных продуктов и повышения степени очистки продукции;

производство пластмасс: снижение количества используемой для производства пластмассы нефти за счет перехода на экологически чистую пластмассу, изготавливаемую из сельскохозяйственного сырья: кукурузы или сои;

бумажная промышленность: повышение эффективности производственного процесса, в том числе за счет ферментов, снижающих количество токсичных побочных продуктов;

текстильная промышленность: снижение образования токсичных побочных продуктов. Повышение качества фабричных детергентов за счет добавления ферментов;

пищевая промышленность: улучшение процессов хлебопечения, использование получаемых с помощью ферментации консервантов и методов анализа безопасности продуктов питания;

промышленное животноводство: использование ферментов для повышения усвояемости питательных веществ и снижения выделения соединений фосфора в окружающую среду;

энергетическая промышленность: использование ферментов для создания экологически чистого топлива из сельскохозяйственных отходов.

Некоторые промышленные приложения биотехнологии по отраслям

– биологические топливные элементы;
– химические продукты тонкого органического синтеза и массового производства;
– синтез хиральных соединений (молекулы которых несовместимы со своим зеркальным отражением);
– синтетическое волокно для производства тканей;
– фармакологические препараты;
– пищевые ароматизаторы;
– биопластмассы;
– биоэтанол, биодизель, биоводород для транспортных средств;
– пищевые жиры;
– очистка масел и газов от сероводорода;
– обезжиривание кожи;
– биополимеры для изготовления упаковки;
– очистка вод угольных пластов от метана;
– обеззараживание химического и биологического оружия;
– отбеливание целлюлозы и бумаги;
– биопульпирование (размягчение древесины с помощью лигнин-разрушающих грибов) для производства бумаги;
– обработка текстиля;
– ферментативная обработка продуктов питания;
– выщелачивание отвалов металлических руд;
– гальванопокрытие/очистка металлов;
– вискоза и другие синтетические волокна;
– очистка металлов от примесей;
– производство витаминов;
– производство подсластителей (кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы);
– обработка дорожного покрытия с целью меньшего накопления пыли;
– обезвоживание текстиля;
– рафинирование растительных масел.

Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам BIO.org
Продолжение следует.

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей