Son yıllarda insanlar ekolojik çevrenin öneminin giderek daha çok farkındalar ve ekolojik çevrenin pahasına ekonomik kalkınmanın sağlanamayacağını anlıyorlar, çünkü doğal çevre insanın hayatta kalması ve üremesi ve korunması için maddi temeldir doğal çevrenin iyileştirilmesi, insanların hayatta kalması ve gelişmesi için ön koşuldur.
19 Mart 2020 tarihli bilimsel raporlarda yayınlanan bir araştırmaya göre, günlük işlerde plastik ambalajın (çikolata plastik torbalar ve şişeler gibi) açılması, 5 mm'den daha az küçük plastik parçacıklar, yani mikro plastikler üretebilir.
Şu anda, araştırmalar getirdikleri riskler ve olası toksisiteler ve insanlar tarafından nasıl emildikleri konusunda net değildir ve insanlar için bir sonraki araştırmaya ihtiyaç vardır.
Yukarıdaki araştırmalardan, günlük plastikler sağlığa zararlı olabilecek mikro plastikler getirebilir. Bununla birlikte, plastikler hakkında daha fazla tartışma var.
Bugün, ana çevre kirliliğinden biri olan plastik ve mikroorganizma arasındaki ilişki hakkında konuşacağız ve plastik kirlilik sorununu çözmek için mikroorganizmanın nasıl kullanılacağını tartışacağız. Bu yazının ilgili endüstrilere ve bilimsel ve teknolojik uygulayıcılara ilham vereceği ve okuyuculara çevre korumasına dikkat etmelerini hatırlatacağı umulmaktadır.
Plastiklerin avantajları ve dezavantajları
1950'lerde, "plastik çağ" ın ortaya çıkmasıyla birlikte, inşaat teknolojisi muazzam değişiklikler geçirdi. Fosil yakıt endüstrisinin gelişimi, yalıtım malzemelerinden mekanik malzemelere, kaplamalara kadar çok çeşitli plastikler getirdi, her türlü malzeme değişti. Bugün, plastikler hala her bina bileşeninin her yerde bulunan bir parçasıdır.
Sadece mimari değil, aslında her yerde plastik. Plastik, giydiğimiz kıyafetlerde, içinde yaşadığımız evlerde ve kullandığımız arabalarda bulunabilir. Plastik, izlediğimiz TV'de, kullandığımız bilgisayarlarda ve kullandığımız araçlarda da bulunabilir. İnsanlar yaşamı daha rahat, daha güvenli ve daha eğlenceli hale getirmek için çeşitli yerlerde plastik ürünler kullanırlar.
Ancak aslında, plastiklerin hammaddesi esas olarak birçok soruna neden olacak yağ veya doğal gazdan gelir. Örneğin, petrol kaynakları çok sınırlıdır. Örneğin, petrol çıkarma ve arıtma sürecinde kirliliğe neden olmak çok kolaydır. Madencilik ve rafinaj sürecinin neden olduğu standart kirliliğe ek olarak, 2010 yılında Körfez Kıyısı boyunca büyük petrol dökülmesi gibi büyük ekolojik hasar kazaları potansiyeli bulunmaktadır.
Öte yandan, plastiklerin üretimi sırasında toksik kimyasallar açığa çıkar. Plastik üretimi ile birlikte birçok zararlı kimyasal üretilecek ve daha sonra kaçınılmaz olarak su, toprak ve hava yoluyla ekosistemimize girecek ve yok edecektir. Bu kimyasalların çoğu, dünyadaki en yıkıcı toksinlerden biri olan kalıcı organik kirleticilerdir.
Dahası, plastiklerin parçalanması zordur. Bazı plastik torbalar ve şişeler bozulmadan yüzlerce, binlerce hatta milyonlarca yıl geçebilir, çünkü doğadaki mikroorganizmaların çoğu plastik olarak gıda olarak kullanılmaz, bu yüzden ayrışmazlar.
Ancak, son zamanlarda keşfedilen bazı yeni mikroplar bu sorunu çözmemize yardımcı olabilir.
Yeni bakteriler plastiklerin parçalanmasına yardımcı olur
Polistiren, tek kullanımlık bardaklar, sofra takımları, oyuncaklar ve ambalaj malzemeleri gibi tek kullanımlık plastik ürünlerin temel bileşenidir. Şu anda, çeşitli endüstrilerdeki polistiren üretimi ve tüketimi katlanarak artmaktadır, bu da çevre için büyük bir tehdit oluşturmaktadır ve atık kullanımının düşük verimliliği bu sorunu ağırlaştırmaktadır.
Birleşmiş Milletler istatistiklerine göre, dünyada her yıl yaklaşık 300 milyon ton plastik atık üretiliyor ve bunların sadece% 10'u geri dönüştürülüyor. Hindistan'ın yılda yaklaşık 16,5 milyon ton plastik tükettiği tahmin edilmektedir. AIPMA, plastik endüstrisinin, hepsi de parçalanamayan yaklaşık 14 milyon ton polistiren ürettiğini tahmin ediyor.
Son zamanlarda, Hindistan Başbakanı, 2022 yılına kadar, tek kullanımlık plastik ürünlerin günlük plastik ürünlerin beşte birini oluşturan Hindistan'da artık kullanılmayacağını açıkladı, bu nedenle bu girişim Hindistan'da büyük önem taşıyacak.
Bununla birlikte, son zamanlarda, Utha Pradesh, Hindistan'daki Grand Noida'daki SHIV nadar Üniversitesi'nden Richa priyadarshini'nin ekibi, plastik kirlilik krizini çözmek için çevresel bir alternatif sağlayabilecek Grand Noida'daki sulak alandan iki çeşit "yenilebilir plastik" bakteri keşfetti.
Takım tarafından izole edilen iki bakteri, exiguobacterium suşu dr11 ve exiguobacterium undae suşu dr14'tür. Araştırmalar, polistireni ayrışma potansiyeline sahip olduklarını göstermektedir.
Priyadarshini "Verilerimiz, ekstremofil bakterilerin, exiguobacterium'un polistireni parçalayabildiğini ve plastiklerin neden olduğu çevre kirliliğini azaltmak için kullanılabileceğini gösteriyor."
Priyadarshini, "Sulak alanlar, mikroorganizmalar için en çeşitli habitatlardan biridir, ancak nispeten keşfedilmemişlerdir." Dedi. Bu nedenle, bu ekosistemler bakterileri yeni biyoteknolojik uygulamalarla izole etmek için ideal yerlerdir. "
Polistiren yüksek moleküler ağırlığa ve uzun zincirli polimer yapısına sahiptir ve iyi anti-bozunma performansına sahiptir. RSC dergisinde yayınlanan araştırmaya göre, bu yüzden çevrede devam ediyorlar.
Ekip, izole edilmiş iki bakteri plastikle (polistiren) temas ettiğinde, bunu bir karbon kaynağı olarak kullandıklarını ve biyofilm yapmak için kullandıklarını keşfetti. Bu polistirenin fiziksel özelliklerini değiştirir ve doğal bir bozunma sürecine başlar. Daha sonra bakteriler, hidrolaz salgılayarak polimer zincirini yok edebilir.
Şu anda ekip, bu türlerin çevresel biyolojik iyileştirmede kullanmak için metabolik süreçlerini değerlendirmeye çalışmaktadır.
SHIV nadar Üniversitesi başkan yardımcısı rupamanjari Ghosh, "Kampüs sulak alanları hakkında bilimsel araştırma yaparken, yanlışlıkla" yenilebilir plastikte bakteri bulduk "dedi. Bu, plastiklerin doğal bozulmasını kırmak ve biyodegradasyonu gerçekleştirmek için nispeten ideal bir çözümdür. "
Priyadarshini ekledi: "Biz sadece bu bölgelerdeki bakteri türlerini anlamak için ilk önce bölgeyi araştırdık, ama sonunda benzersiz kullanımlarla birçok bakteri türünü izole ettik."
Plastiklerin biyolojik olarak bozunabilirliğine sahip yeni suşların keşfiyle, gelecekteki biyolojik iyileşmeye katkıda bulunacak yeni enzimlerin ve potansiyel metabolik yolların da keşfedilebileceğine dikkat çekti.
Araştırmacılar, her iki bakterinin polistiren yüzeyi üzerinde biyofilm oluşturabildiğine dikkat çekiyor. Biyofilm, çok yüksek bir hücre yoğunluğu elde etmek için agregasyon topluluğu şeklinde bakteri hücrelerinin bir koleksiyonudur, bu da polimer bozucu enzimlerin daha güçlü bir rol oynamasına yol açar.
Priyadarshini şunları söyledi: "polistirenin parçalanması zordur. Biyodegradasyondan önce kimyasal, termal ve fotooksidasyon gibi bir tür ön arıtım gereklidir."
Dr11 ve dr14, sadece işlenmemiş polistiren üzerinde biyofilm oluşturamaz, aynı zamanda değiştirilmemiş plastikleri de parçalayabilir.
Priyadarshini ayrıca şunları söyledi: "Son yıllarda, insanların plastik ürünlere olan bağımlılığı büyük ölçüde arttı, bu da çevrede büyük miktarda plastik birikimine yol açtı ve ekosistem üzerinde olumsuz bir etkiye sahip. Bu nedenle, insanların sürdürülebilir plastik bozunma yöntemlerine ihtiyacı var. "
Plastikleri parçalamaya çalışmanın yanı sıra, plastiklerin yerini alabilecek ve parçalayabilecek yeni malzemeler arayan birçok insan var.
Soldan sağa: mango malzemelerinden Anne Schauer Gimenez, Allison pieja ve Molly Morse. Yanlarında, San Francisco Körfezi yakınındaki kanalizasyon arıtma tesisinin biyopolimer fermantasyon tankı, bakterilere biyoplastik üretmek için ihtiyaç duydukları metan sağlıyor. Fotoğraf kaynağı: Chris Joyce / NPR
Plastiklerin yerini alacak biyopolimerler
Bir Silikon Vadisi başlangıcı, kıyafetlerden plastik çıkarmaya ve daha sonra plastiğin yerini alan biyolojik olarak parçalanabilen bir polimer olan başka bir şey eklemeye çalışıyor.
Polimer, birçok aynı birimden oluşan uzun zincirli bir moleküldür. Bu tür malzemeler genellikle daha dayanıklı ve esnektir. Plastik, petrol ürünlerinden yapılmış bir polimerdir. Bununla birlikte, doğada, ahşaptaki selüloz veya ipekböceği ipeklerinden biyopolimerler sıklıkla görülür. Plastiklerden farklıdırlar, çünkü doğal maddelere ayrıştırılabilirler.
Molly Morse, bazı plastiklerin yerini alabilecek biyopolimerler üretmeyi umuyor. Mango malzemeleri adı verilen küçük bir şirket işletiyor. Mango en sevdiği meyvedir. Şirketinin adının körfez alanındaki diğer teknoloji şirketlerinden farklı olacağını umuyor.
"Tipik bir Silikon Vadisi başlangıcı değiliz, atık su arıtma tesisinde polimer üretiyoruz, bir garajda kodlayan bir grup insan değiliz," dedi Morse.
Peki, kanalizasyon arıtma tesisinde biyoplastikleri nasıl yapıyor?
Morse, ilkokuldayken başladığını söyledi. Bir akvaryuma gitti ve bir sergiye, okyanusta yüzen bir plastik çöp simülasyonuna tökezledi.
“McDonalds köpük plastiklerinde olduğu gibi istiridye kabuklu süper büyük bir balık benzeri yapı var. Şaşırdım, tamamen korktum. Bu sergi hayatımı değiştirdi. Sanırım saçma. Değiştirmek istiyorum.”
Sonuç olarak, Morse hayalini sürdürüyor ve doktora derecesini aldı. Stanford Üniversitesi'nden çevre mühendisliği. 2006'daki bir bilim konferansında başka bir genç mühendis olan Anne Schauer Gimenez ile tanıştı. Schauer - Gimenez, "Saat 4'e kadar bunu nasıl yapacağımız hakkında konuşmaya başlayacağımızı sanmıyorum," dedi.
İşlem, biyopolimerler yapmak için bakterileri kullanmaktır.
Bazı bakteriler metan ile beslenebilir ve kendi biyopolimerlerini yapabilir, özellikle de iyi beslerseniz, daha fazla biyopolimer üretecek ve biriktireceklerdir. Morse, "Çok fazla dondurma veya çikolata yemekten yağ alırsak, vücudumuzdaki yağ birikecek ve bakteriler de artacak."
Biyopolimerler yapmak için bakterilerin çok fazla yiyeceğe ihtiyacı vardır. Bu nedenle mango malzemeleri, San Francisco Körfezi yakınlarındaki Kaliforniya Redwood'da Silikon Vadisi temiz su adı verilen bir atık su arıtma tesisinde bir alan inşa etti. Şirket, Ulusal Bilim Vakfı gibi kurumlar tarafından desteklenmektedir.
Kanalizasyondaki safsızlıklar veya kanalizasyondan en azından metan gazı bakteriyel besindir. Arıtma tesisleri genellikle metanı yakar veya doğrudan havaya boşaltır. Metan güçlü bir sera gazıdır, atmosfere boşaltıldığında küresel ısınmaya neden olur. Mango malzemeleri onu bakterilere besler.
Bu işlem, kanalizasyonla dolu büyük bir çelik tankın yanındaki bir fermantasyon tankında tamamlanır. Mango mühendisi Allison Pie, buluşlarını gösterdi: İçinde bir tüp bulunan büyük bir bira varili gibi görünüyor, bir damardaki bir damla gibi. "Burası mucizelerin gerçekleştiği yer" dedi.
Mango'da bir mikrobiyolog olan Allison pieja, "Fermantasyon cihazına sürekli olarak metan ve oksijen ekliyoruz ve" gizli sosumuzu ", bakterilerin büyüme şekline göre fermentere bırakıyoruz.
"Gizli sos" bu süreci sürdürmek için ekip tarafından geliştirilen bir katkı maddesidir.
Sonunda, bakteriler yağlandığında, ekip biyopolimer almak için fermenteri açtı. Kurutuyorlar ve bir top haline getiriyorlar.
Şimdiye kadar, ilgilenen şirketlere yaklaşık 2000 kilo biyopolimer sevk ettiler. Ana hedef pazarları tekstildir, ancak biyopolimerlerin ambalajlama için de kullanılabileceğini söylüyorlar.
Bu biyopolimerler, polyester elyaflar gibi "plastikler" gibi görünen ve hissedilen renkli ipek iplikler üretmek için kullanılabilir. Bu biyopolimerin tekstildeki plastiklerin yerini alacak şekilde giysilere dokunacağı umulmaktadır.
Biyopolimerden yapılmış elbise kılıfı. Mango ekibi, biyopolimerlerinin tekstil üzerindeki etkinliğini test etmek için çeşitli şirketlerle birlikte çalışıyor. Fotoğraf kredisi: Chris Joyce / NPR
Biyopolimerlerin dezavantajları
Schauer-Gimenez, bu kıyafetlerin parçalanabileceğini söyledi, bu da insanları korkuttu: "Aman Tanrım, malzemelerinizle bir mayo yapmayı planlıyorsunuz? Okyanusa gideceğim, bu beni biyolojik olarak parçalayacak!" Dedim. Hayır, öyle değil. '"
Parçalamak için biyopolimerler, onları sindirmek için doğru sıcaklığa ve karşılık gelen bakterilere ihtiyaç duyarlar ve parçalanma süreci haftalar veya aylar boyunca sürekli maruz kalmayı gerektirir. Morse, kuru Arizona çölü veya okyanus tabanı gibi koşulların uygun olmaması durumunda daha uzun süreceğini kabul eder.
Bu şimdiye kadar biyopolimerlerin bir dezavantajıdır ve bazı biyodegradasyon söz verdikleri kadar hızlı değildir.
Güney Carolina Kalesi Üniversitesi'nde bir biyoloji profesörü olan John Weinstein, sulak alanlara mısır polimerinden yapılmış torbalar yerleştirdi ve sıradan plastik torbalardan daha yavaş bozunduklarını buldu. “Yeni bir malzeme yarattınız, ama nasıl parçalandı? Şaşırdım,” dedi biyoplastikler.
Michigan State Üniversitesi'nde kimya mühendisi ve biyoplastik uzmanı olan Ramani Narayan, "Her şey çevre koşulları hakkında" dedi. Diyerek şöyle devam etti: "Biyolojik bozunma ne kadar uzun olursa, atık o kadar uzun olacaktır. Bu süre zarfında çevre üzerinde ciddi bir olumsuz etkisi olacaktır. Etki, bu dikkatle düşünülmesi gereken bir şeydir."
Mango Materials ekibi, malzemelerinin bir polihidroksialkanoat veya PHA şeklinde bir biyopolimer olduğunu söylüyor. Çoğu biyopolimerin aksine, geri dönüşüm gerektirmez. Uygun koşullar altında, bir veya iki ay içinde hazır olacaktır. Biyolojik olarak parçalanabilir. Ürünleri şu anda bunu doğrulamak için bağımsız testlerden geçmektedir.
Morse, biyopolimerlerin önünü açmak için daha yapılacak çok iş olduğunu kabul ediyor. İnsanları daha az plastik kullanmaya ve eşyaları atmak yerine yeniden kullanmaya çağırdı. Ama çocukluk hayalini takip ediyor - plastikten daha iyi bir şey bulmak için.
"Bunun büyük bir küresel soruna çözüm olduğuna ikna olmadıkça bunu yapmayacağız."
Plastik kirliliği: nasıl çözülür?
Şu anda, plastik hayatımızda hala gereklidir, ancak yavaş bozunması nedeniyle bir dizi çevre kirliliğine yol açmıştır. Bu sorunu çözmek için, yaşamımızdaki plastikleri geri dönüştürebilmemiz gerekir.
İkincisi, bilim ve teknolojinin gelişmesiyle, insanlar doğadaki mikroorganizmalardan plastikler yerine kirliliği azaltmanın veya yeni biyomalzemeler üretmenin yollarını bulabilirler.
Hangi yönden olursa olsun, çevreye ve insani gelişmeye elverişli olmak önemlidir.
