Sử dụng công nghệ sinh học để làm sạch môi trường của chúng ta

Một số lĩnh vực mà công nghệ sinh học đã chứng minh rất hiệu quả trong việc làm sạch môi trường bao gồm:

Công nghệ chôn lấp:

Chất thải rắn chiếm tỷ lệ ngày càng tăng của chất thải do xã hội đô thị tạo ra. Trong khi một phần của khối lượng này bao gồm thủy tinh, nhựa và vật liệu không phân hủy sinh học khác, một tỷ lệ đáng kể trong số này được làm từ vật liệu hữu cơ rắn có thể phân hủy, như chất thải thực phẩm từ các trang trại chăn nuôi gia cầm và lợn lớn.

Trong các cộng đồng không đô thị hóa lớn, một phương pháp phổ biến để xử lý chất thải phân hủy sinh học như vậy là Công nghệ chôn lấp kỵ khí chi phí thấp. Trong quá trình này, chất thải rắn được lắng đọng tại các vị trí thấp, giá trị thấp.

Các chất thải được nén và phủ bởi một lớp đất mỗi ngày. Những khu vực bãi rác này chứa rất nhiều loại vi khuẩn, một số trong đó có khả năng làm giảm các loại chất thải khác nhau. Thiếu sót duy nhất trong quá trình này là những vi khuẩn này mất một thời gian dài đáng kể để làm giảm chất thải.

Tuy nhiên, công nghệ sinh học hiện đại đã cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các vi khuẩn có sẵn, có liên quan đến sự xuống cấp của chất thải - bao gồm cả các chất độc hại. Các chủng vi khuẩn hiệu quả nhất có thể được nhân bản và sinh sản với số lượng lớn, và cuối cùng được áp dụng cho các vị trí cụ thể. Điều này đảm bảo sự xuống cấp nhanh chóng của vật liệu thải.

Phân bón:

Bón phân là một quá trình vi sinh kỵ khí, chuyển chất thải hữu cơ thành mùn vệ sinh ổn định như vật liệu. Vật liệu này sau đó có thể được đưa trở lại môi trường tự nhiên một cách an toàn. Phương pháp này thực sự là một quá trình lên men chất nền rắn, độ ẩm thấp.

Trong các hoạt động quy mô lớn sử dụng phần lớn chất thải rắn sinh hoạt, sản phẩm cuối cùng chủ yếu được sử dụng để cải tạo đất. Trong các hoạt động chuyên môn hơn sử dụng chất nền thô (như rơm, phân động vật, v.v.), phân hữu cơ (sản phẩm cuối cùng) trở thành chất nền để sản xuất nấm.

Mục đích chính của hoạt động ủ phân là thu được phân ủ cuối cùng với chất lượng sản phẩm mong muốn trong một khoảng thời gian giới hạn và trong phân ủ hạn chế. Phản ứng sinh học cơ bản của quá trình ủ phân là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ hỗn hợp để tạo ra carbon dioxide, nước và các sản phẩm phụ hữu cơ khác. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng một nhà máy sản xuất phân compost hoạt động trong điều kiện an toàn với môi trường.

Phân compost từ lâu đã được công nhận không chỉ là một phương tiện xử lý chất thải hữu cơ rắn một cách an toàn, mà còn là một kỹ thuật tái chế chất hữu cơ. Kỹ thuật này sẽ ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong các chương trình quản lý chất thải trong tương lai, vì nó cho phép tái sử dụng vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp, nông nghiệp và thực phẩm.

Xử lý sinh học:

Các sản phẩm (hóa chất) khác nhau được tạo ra bởi các công nghệ modem đang tạo ra mối đe dọa lớn đối với các quá trình phân hủy tự nhiên và các cơ chế tự nhiên để duy trì cân bằng sinh thái. Nhiều chất gây ô nhiễm trong tự nhiên rất phức tạp và do đó rất khó phân hủy. Các chất ô nhiễm như vậy đang tích lũy trong môi trường tự nhiên đến mức đáng báo động.

Việc ứng dụng công nghệ sinh học đã giúp quản lý môi trường của các chất gây ô nhiễm nguy hiểm như vậy bằng cách xử lý sinh học. Quá trình này cũng được gọi là phục hồi sinh học hoặc điều trị sinh học. Xử lý sinh học liên quan đến việc sử dụng các vi sinh vật tự nhiên tồn tại để tăng tốc độ phân hủy các chất sinh học và suy thoái các vật liệu khác nhau.

Quá trình này thêm động lực đáng kể cho quá trình làm sạch. Nguyên tắc cơ bản của xử lý sinh học là phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ thành các hợp chất hữu cơ đơn giản như carbon dioxide, nước, muối và các sản phẩm vô hại khác.

Xử lý sinh học có thể giúp làm sạch môi trường theo hai cách:

Thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật tại chỗ (trong đất) có thể đạt được bằng cách bổ sung các chất dinh dưỡng. Các vi khuẩn thích nghi với những chất thải độc hại này (còn gọi là chất dinh dưỡng). Trong một khoảng thời gian, các vi khuẩn sử dụng hết các hợp chất này, do đó làm giảm các chất ô nhiễm này.

Một lựa chọn khác là chế tạo các vi sinh vật di truyền, có thể làm suy giảm các phân tử chất ô nhiễm hữu cơ. Ví dụ, các kỹ sư xử lý sinh học từ một tổ chức của Mỹ đã sử dụng loài 'Flavobacterium' để loại bỏ pentachlorophenol khỏi đất bị ô nhiễm.

Việc sử dụng vi khuẩn cũng đã được chứng minh hiệu quả trong việc làm sạch các trang web độc hại. Một nhà vi trùng học người Mỹ đã phát hiện ra một loại vi khuẩn GS-15, có thể ăn uranium từ nước thải của nhà máy sản xuất vũ khí hạt nhân. Các vi sinh vật GS-15 chuyển đổi uranium trong nước thành các hạt không hòa tan kết tủa và lắng xuống đáy.

Những hạt này sau đó có thể được thu thập và xử lý. Vi khuẩn GS-15 cũng chuyển hóa trực tiếp uranium, do đó mang lại năng lượng gấp đôi so với năng lượng mà nó tạo ra bình thường khi có mặt sắt. Sinh vật này có tốc độ tăng trưởng rất nhanh, và có thể cực kỳ hữu ích trong việc xử lý chất thải khai thác uranium.

Xử lý sinh học sử dụng các tác nhân sinh học, biến chất thải nguy hại thành các hợp chất không nguy hiểm hoặc ít nguy hiểm. Ngay cả sinh khối chết cũng chứa một số loại nấm có thể bẫy các ion kim loại trong dung dịch nước. Điều này là do thành phần thành tế bào đặc biệt của họ. Nhiều ngành công nghiệp lên men sản xuất sinh khối nấm trên các sản phẩm phụ không mong muốn, có thể được sử dụng cho mục đích này.

Sinh khối của nấm Rhizopus cholhizus có thể hấp thụ 30-130 mg cadmium / gm sinh khối khô. Nấm có các ion trong thành tế bào của nó như các nhóm amin, carboxyl và hydroxyl. 1, 5kg bột sợi nấm có thể được sử dụng để thu hồi kim loại từ 1 tấn nước được nạp 5 gram cadmium.

'Algasorb', một sản phẩm được cấp bằng sáng chế bởi Công ty Hệ thống phục hồi sinh học, hấp thụ các ion kim loại nặng từ nước thải hoặc nước ngầm theo cách tương tự. Bẫy tảo chết trong vật liệu polyme silica gel tạo ra Algasorb. Nó bảo vệ các tế bào tảo khỏi bị phá hủy bởi các vi sinh vật khác. Chức năng Algasorb theo cách tương tự như nhựa trao đổi ion thương mại và kim loại nặng có thể được loại bỏ khi bão hòa.

Kiểm soát ô nhiễm tại chính nguồn của nó là một cách tiếp cận cực kỳ hiệu quả đối với một môi trường sạch hơn. Các kim loại nặng như thủy ngân, cadmium và chì thường có mặt như chất gây ô nhiễm trong nước thải của ngành công nghiệp modem. Tác động của thủy ngân là chất gây ô nhiễm đã được biết đến từ khá lâu.

Những kim loại này có thể được tích lũy bởi một số loại tảo và vi khuẩn, và do đó loại bỏ khỏi môi trường. Chẳng hạn, 'Pseudomonas aeruginosa' có thể tích lũy uranium và 'Thiobacillus' có thể tích lũy bạc. Một số công ty ở Mỹ bán hỗn hợp vi khuẩn và enzyme để làm sạch chất thải hóa học bao gồm dầu, chất tẩy rửa, chất thải của nhà máy giấy và thuốc trừ sâu.

Muộn, các nhà máy cũng đang được sử dụng để làm sạch các vị trí bị nhiễm kim loại. Những cây này hấp thụ các kim loại trong không bào của chúng. Quá trình này được gọi là Phytoremediation. Các kim loại có thể được phục hồi bằng cách đốt các nhà máy. Thực hành trồng cây như vậy gần các nhà máy công nghiệp giải phóng kim loại nặng trong môi trường đã tỏ ra vô cùng hiệu quả.

Biosensors:

Biosensors là các thiết bị sinh lý có thể phát hiện và đo lường số lượng các chất cụ thể trong nhiều môi trường khác nhau. Biosensors bao gồm enzyme, kháng thể và thậm chí cả vi sinh vật, và chúng có thể được sử dụng cho các mục đích nghiên cứu lâm sàng, miễn dịch, di truyền và nghiên cứu khác.

Các đầu dò cảm biến sinh học được sử dụng để phát hiện và giám sát các chất ô nhiễm trong môi trường. Các cảm biến sinh học này không phá hủy trong tự nhiên, và có thể sử dụng toàn bộ các tế bào hoặc các phân tử cụ thể như enzyme làm sinh khối để phát hiện. Những ưu điểm khác của chúng bao gồm phân tích nhanh, độ đặc hiệu và độ tái lập chính xác.

Biosensors có thể được tạo ra bằng cách liên kết một gen với một gen khác. Ví dụ, gen kháng thủy ngân (mer) hoặc gen thoái hóa toluene (tol) có thể được liên kết với các gen mã hóa cho protein biểu hiện phát quang sinh học trong một tế bào vi khuẩn sống.

Các tế bào cảm biến, khi được sử dụng trong a. vị trí bị ô nhiễm cụ thể, có thể phát tín hiệu bằng cách phát ra ánh sáng - điều này cho thấy mức thủy ngân vô cơ hoặc toluene thấp có mặt tại vị trí bị ô nhiễm. Điều này có thể được đo lường thêm bằng cách sử dụng huỳnh quang sợi quang.

Biosensors cũng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng enzyme, axit nucleic, kháng thể hoặc các phân tử phóng viên khác gắn vào màng tổng hợp làm máy dò phân tử. Các kháng thể đặc hiệu với một chất gây ô nhiễm môi trường cụ thể có thể được kết hợp với những thay đổi trong huỳnh quang để tăng độ nhạy phát hiện.

Tại Ấn Độ, Viện nghiên cứu điện hóa trung tâm tại Karaikudi đã phát triển một bộ cảm biến glucose dựa trên enzyme glucose oxyase. Enzim này được cố định trên bề mặt điện cực đóng vai trò là chất xúc tác điện cho quá trình oxy hóa glucose. Bộ cảm biến sinh học lần lượt đưa ra tín hiệu điện có thể tái tạo cho nồng độ glucose thấp tới 0, 15 mm (milimol) và hoạt động trong vài tuần mà không có sự phân hủy rõ ràng của enzyme.

Một ứng dụng tương tự khác của cảm biến sinh học là 'Theo dõi sinh học', có thể được định nghĩa là phép đo và đánh giá các hóa chất độc hại hoặc các chất chuyển hóa của chúng trong mô, bài tiết hoặc bất kỳ sự kết hợp liên quan nào khác. Nó liên quan đến sự hấp thu, phân phối, biến đổi sinh học, tích lũy và loại bỏ các hóa chất độc hại. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro cho những người lao động công nghiệp tiếp xúc trực tiếp với hóa chất độc hại.

Phân hủy sinh học của các hợp chất Xenobiotic:

Xenobamel là hợp chất nhân tạo có nguồn gốc gần đây. Chúng bao gồm thuốc nhuộm, dung môi, nitrotoluen, benzopyrene, polystyrene, dầu nổ, thuốc trừ sâu và chất hoạt động bề mặt. Vì đây là những chất không tự nhiên, các vi khuẩn có trong môi trường không có cơ chế cụ thể cho sự xuống cấp của chúng.

Do đó, chúng có xu hướng tồn tại trong hệ sinh thái trong nhiều năm. Sự xuống cấp của các hợp chất xenobiotic phụ thuộc vào sự ổn định, kích thước và độ bay hơi của phân tử và môi trường mà phân tử tồn tại (như pH, nhạy cảm với ánh sáng, thời tiết, v.v.). Các công cụ công nghệ sinh học có thể được sử dụng để hiểu các đặc tính phân tử của chúng và giúp thiết kế các cơ chế phù hợp để tấn công các hợp chất này.

Bọ ăn dầu:

Sự cố tràn dầu vô tình gây ra mối đe dọa lớn cho môi trường đại dương. Sự cố tràn như vậy có tác động trực tiếp đến các sinh vật biển. Để chống lại vấn đề này, các nhà khoa học hiện đã phát triển các sinh vật sống để làm sạch các vết dầu loang. Các vi sinh vật ăn dầu phổ biến nhất là vi khuẩn và nấm.

Tiến sĩ Anand Chakrabarty, một nhà khoa học hàng đầu có nguồn gốc từ Ấn Độ, đã tạo thành công các dạng vi khuẩn có thể phân giải dầu thành các hydrocarbon riêng lẻ. Những vi khuẩn này bao gồm Pseudomonas aureginos ', trong đó một gen cho sự thoái hóa dầu đã được đưa vào Pseudomonas.

Một khi dầu đã được loại bỏ hoàn toàn khỏi bề mặt, những con bọ ăn dầu kỹ thuật này cuối cùng sẽ chết, vì chúng không còn có thể hỗ trợ sự phát triển của chúng. Tiến sĩ Chakrabarty là nhà khoa học đầu tiên có được bằng sáng chế cho các sinh vật sống như vậy.

Các loài Penicillium cũng đã được tìm thấy có tính năng khử dầu, nhưng tác dụng của nó cần nhiều thời gian hơn so với vi khuẩn biến đổi gen. Nhiều vi sinh vật khác như vi khuẩn Alcanivorax cũng có khả năng làm biến chất các sản phẩm dầu mỏ.

Lỗi thiết kế:

Hơn một trăm ngàn (một lakh) hợp chất hóa học khác nhau được sản xuất trên thế giới mỗi năm. Trong khi một số hóa chất này có khả năng phân hủy sinh học, một số hóa chất khác như hợp chất clo có khả năng chống lại sự suy thoái của vi sinh vật.

Để xử lý các Polyiplorination Biphenyls (PCB) này, các nhà khoa học hiện đã phân lập được một số gen vi khuẩn phân hủy PCB (Pseudomonas pseudoalkali) KF 707. Cả một loại gen, được gọi là enzyme tạo bph, cũng đã được phân lập. Những enzyme này chịu trách nhiệm cho sự xuống cấp của PCB.

Các vi khuẩn biến đổi gen khác cũng đang làm suy giảm các phạm vi khác nhau của các hợp chất clo. Ví dụ, một chủng vi khuẩn kỵ khí Desulfitlobacterium sp. Y51 khử clo PCE (Poly chloroetylen) thành cw-12-dichloroetylen (cDCE), ở nồng độ từ 01 - 160 ppm.

Các nhà khoa học Nhật Bản đã đưa ra một công nghệ gọi là 'xáo trộn DNA', liên quan đến việc trộn DNA của hai chủng vi khuẩn phân giải PCB khác nhau. Điều này dẫn đến sự hình thành các gen bph của chimeric, tạo ra các enzyme có khả năng làm suy giảm một phạm vi lớn PCB. Những gen này được tiếp tục giới thiệu trong nhiễm sắc thể của vi khuẩn phân hủy PCB ban đầu, và do đó, chủng lai thu được là một tác nhân khử cực kỳ hiệu quả.

Các gen cũng đã được phân lập từ các vi khuẩn kháng thủy ngân được gọi là gen mer. Những gen mer chịu trách nhiệm cho sự xuống cấp toàn bộ các hợp chất thủy ngân hữu cơ. Các gen bph và gen tod cho vi khuẩn phân giải toluene (pseudomonas putida Fl) đã cho thấy các tổ chức gen tương tự. Cả hai gen này mã hóa cho các enzyme cho thấy sự tương đồng sáu mươi phần trăm. Bằng cách trao đổi các tiểu đơn vị của các enzyme, có thể xây dựng một enzyme lai. Một loại enzyme lai như vậy được tạo ra là hybrid deoxygenase bao gồm TodCl - Bph A2 - Bph A3 - Bph A4.

Điều này đã được thể hiện trong E.coli. Nó đã được quan sát thấy rằng deoxygenase lai này có khả năng phân hủy nhanh hơn cho các hợp chất dựa trên Trichloroethylen (TCE). Gen todCl từ vi khuẩn phân giải toluene đã được giới thiệu thành công, trong nhiễm sắc thể của chủng vi khuẩn KF707. Chủng này sau đó dẫn đến giảm phân hiệu quả của TCE. Chủng KF707 này cũng có thể được trồng trên toluene hoặc benzen, v.v.

Sinh khối:

Trong số các ngành công nghiệp lâu đời nhất trên thế giới, khai thác là nguồn gốc của mức độ đáng báo động về ô nhiễm môi trường. Công nghệ sinh học modem hiện đang được sử dụng để cải thiện môi trường xung quanh các khu vực khai thác thông qua các vi sinh vật khác nhau. Ví dụ, một loại vi khuẩn Thiobacillus ferooxidans đã được sử dụng để sao lưu đồng từ chất thải của mỏ. Điều này cũng đã giúp cải thiện phục hồi.

Vi khuẩn này có mặt tự nhiên trong một số vật liệu có chứa lưu huỳnh và có thể được sử dụng để oxy hóa các hợp chất vô cơ như khoáng chất đồng sunfua. Quá trình này giải phóng axit và các dung dịch oxy hóa của các ion sắt có thể rửa trôi kim loại từ quặng thô. Những vi khuẩn này nhai quặng và giải phóng đồng mà sau đó có thể được thu thập. Các phương pháp xử lý sinh học như vậy chiếm gần một phần tư tổng sản lượng đồng trên toàn thế giới. Chế biến sinh học cũng được sử dụng để chiết xuất kim loại như vàng từ quặng vàng sunfua rất thấp.

Công nghệ sinh học cũng cung cấp các phương tiện để cải thiện hiệu quả khai thác sinh học, bằng cách phát triển các chủng vi khuẩn có thể chịu được thời gian cao. Điều này giúp những vi khuẩn này sống sót qua quá trình xử lý sinh học tạo ra rất nhiều nhiệt.

Một lựa chọn khác là chế tạo các chủng vi khuẩn có khả năng kháng các kim loại nặng như thủy ngân, cadmium và asen. Nếu các gen bảo vệ các vi khuẩn này khỏi các kim loại nặng được nhân bản và chuyển sang các chủng nhạy cảm, hiệu quả của khai thác sinh học có thể được tăng lên.

Kiểm soát ô nhiễm:

Với sự trợ giúp của công nghệ sinh học modem, các chất sinh học tự nhiên có thể được sử dụng để giải độc các hóa chất độc hại được thải ra môi trường. Các chất sinh học như vậy đã giúp loại bỏ các hợp chất gây ung thư như methylene clorua từ chất thải công nghiệp.

Những vi khuẩn đặc biệt này tiếp xúc với chất thải trong lò phản ứng sinh học, trong đó vi khuẩn tiêu thụ hóa chất độc hại và chuyển hóa thành nước, carbon dioxide và muối, do đó phá hủy hoàn toàn hợp chất hóa học. Một loài vi khuẩn Geobacter metallicireducens cũng được sử dụng để loại bỏ uranium khỏi nước thoát nước trong các hoạt động khai thác và từ vùng nước ngầm bị ô nhiễm.

Sự cô lập và đặc tính hóa tiếp theo của các gen quan trọng khác nhau sẽ giúp phát triển các chủng có thể làm suy giảm một loạt các chất ô nhiễm. Sử dụng các thao tác phân tử cũng có thể giúp điều chỉnh vi khuẩn sử dụng chúng để loại bỏ các chất độc cụ thể.

Xử lý chất thải công nghiệp:

Chất thải từ ngành công nghiệp bột giấy:

Chất thải từ các ngành công nghiệp giấy và bột giấy có chứa hàm lượng cellulose và lignocellulose cao, gây ra các vấn đề lớn về điều trị. Cellulose có khả năng chống phân hủy enzyme cực kỳ cao, và trở nên kháng cả tấn công hóa học và enzyme khi liên kết với lignin. Vì lignin và carbohydrate được liên kết với nhau trong gỗ, nên việc phân loại bột giấy trở nên khó khăn.

Các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển tẩy trắng bột enzyme, ngăn chặn sự hình thành chất thải tẩy bằng cách loại bỏ hoặc giảm tiêu thụ clo. Nó cũng làm giảm nước trong việc nghiền và tẩy trắng. Quá trình này liên quan đến việc sử dụng một sinh vật sản xuất xylanase Bacillus stearthermophilus, được phân lập từ đất.

Các vi sinh vật thường tạo ra xylanase cùng với các polyme khác như cellulase và hemiaellulose. Công nghệ DNA tái tổ hợp hiện đang được sử dụng để chỉ biểu hiện các gen xylanase trong các vật chủ không phân giải tế bào. Xylanase không có cellulase đầu tiên được báo cáo từ Actinomycete Chainia từ các sa mạc của Rajasthan.

Nhiều xylanase khác đã được báo cáo sau đó. Xylanase đang được sử dụng rộng rãi vì độ ổn định nhiệt độ cao và độ kiềm cao tối ưu. Tài sản này giúp liên kết chặt chẽ với chất nền. Xylanase kiềm đã được báo cáo từ Bacillus stearthermophilus, hoạt động ở pH 9 và 65 ° C. Điều này đã được thử nghiệm để tẩy bột gỗ với kết quả đầy hứa hẹn.

Một chất thải khác từ quá trình nghiền gỗ là chất thải sunphite, có chứa ligno-sulphate (60%), đường (36%) và hỗn hợp các hợp chất hữu cơ khác. Điều này có thể được xử lý bằng men (Candida albicans), lên men đường, tạo ra gần một tấn men cho mỗi hai tấn đường trong rượu.

Chất thải từ ngành sữa:

Chất lỏng whey là một sản phẩm phụ đáng kể trong sản xuất phô mai. Whey còn lại sau khi sữa đông đã được tách ra, và cứ một kg phô mai được sản xuất, có đến chín lít chất lỏng này (whey) được tạo ra.

Mặc dù váng sữa chứa các chất dinh dưỡng có giá trị tiềm năng, việc sử dụng nó chỉ giới hạn ở thức ăn chăn nuôi và một số thực phẩm chế biến như kem. Với sản lượng whey trên thế giới đạt gần 5 triệu tấn mỗi năm, các vấn đề xử lý chất thải khổng lồ đang bắt đầu ám ảnh ngành công nghiệp sữa.

Khi xả vào hệ thống nước thải đô thị sẽ dẫn đến nhu cầu oxy sinh học (BOD) lớn. Chất lỏng này có hàm lượng đường sữa lên tới 4-5%, được chuyển hóa kém bởi hầu hết các sinh vật được sử dụng trong lên men thương mại. Để làm cho vấn đề tồi tệ hơn, váng sữa được pha loãng (92% nước) và liên quan đến chi phí thu gom cao.

Xử lý whey hiện đang được xử lý bằng các phương pháp công nghệ sinh học khác nhau. Bao gồm các:

1. Xử lý váng sữa bằng các chủng vi khuẩn và chất dinh dưỡng thích hợp,

2. Lên men trực tiếp đường sữa thành ethanol,

3. Sử dụng men như 'Kluyvewmyces Fraglis' và 'Candida trung gian',

4. Thủy phân đường sữa thành glucose và galactose. (Kết quả lên men trong xi-rô ngọt, được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm).

Chất thải từ ngành công nghiệp nhuộm :

Các ngành công nghiệp dệt và thuốc nhuộm sản xuất một số thuốc nhuộm và sắc tố, được thải ra môi trường trong dòng nước thải. Mặc dù hầu hết các loại thuốc nhuộm không độc hại hoặc gây ung thư cho cá hoặc động vật có vú, một số trong số chúng gây nguy hiểm nghiêm trọng.

Các phương pháp hóa học để xử lý nước thải màu đã được chứng minh là thành công, trong khi việc loại bỏ vi khuẩn của thuốc nhuộm và sắc tố vẫn còn rất hạn chế. Các vi sinh vật đã được tìm thấy để làm mất màu thuốc nhuộm chỉ sau khi thích nghi với nồng độ cao hơn nhiều so với bình thường được tìm thấy trong các dòng khác nhau.

Tẩy tế bào chết sinh học:

Việc xả khí độc hại và có mùi là một vấn đề môi trường nghiêm trọng. Các hợp chất lưu huỳnh giảm (thiosulphate, hydro sunfua) được tạo ra từ nhiều quy trình công nghiệp trong ngành công nghiệp nhiếp ảnh và bột giấy, lọc dầu và tinh chế khí tự nhiên. Các hợp chất này là sản phẩm phụ của quá trình phân hủy kỵ khí chất thải động vật có hàm lượng hữu cơ cao. Hầu hết các hợp chất lưu huỳnh khử vô cơ có thể được sử dụng cả trên không hoặc yếm khí.

Thuốc trừ sâu:

Hầu hết các loại thuốc trừ sâu hóa học và phân bón được sử dụng thương mại đã tỏ ra nguy hiểm vượt quá một ngưỡng nhất định. Những hóa chất này, khi bị phân hủy bởi vi sinh vật hoặc tia cực tím, sẽ giải phóng các chất ô nhiễm trong môi trường. Công cụ công nghệ sinh học có thể giúp đỡ trong các tình huống như vậy.

Kiểm soát cỏ dại:

Thuốc diệt cỏ mới đã được phát triển, sẽ chọn lọc mục tiêu và vô hại cho các sinh vật không phải mục tiêu. Cây trồng kháng thuốc diệt cỏ biến đổi gen cũng đã được phát triển trong một số cây trồng, điều này sẽ giúp sử dụng thuốc diệt cỏ thân thiện với môi trường. Cây kháng côn trùng biến đổi gen cũng đã được phát triển thành công ở một số loài cây trồng nhất định, do đó cho thấy việc sử dụng thuốc trừ sâu hạn chế trong tương lai.

Kiểm soát dịch hại và thuốc trừ sâu sinh học:

Thuốc trừ sâu vi khuẩn hiện đang được tổng hợp bằng cách chuyển gen vi khuẩn (Bacillus thrungiensis) Bt vào thực vật. Gen này mã hóa một loại protein, khi ăn vào côn trùng, dẫn đến sự hòa tan đường tiêu hóa của côn trùng (ruột giữa) và giải phóng protoxin. Điều này dẫn đến sự xáo trộn ở trạng thái cân bằng và cuối cùng giết chết côn trùng.

Những "thuốc trừ sâu sinh học" này đang được phát triển để nhắm mục tiêu vào các loài côn trùng gây hại (sâu bóng và sâu chồi) bằng cách chuyển gen Bt vào một loại vi khuẩn đất (loài Pesudomonas). Một số công ty Mỹ tham gia vào việc phát triển và tiếp thị thuốc trừ sâu sinh học và đã tìm ra vi khuẩn sống biến đổi gen để phủ hạt giống trước khi trồng. Mycogen giết chết vi khuẩn tái tổ hợp và áp dụng chúng vào lá của cây trồng. Cả hai phương pháp này đều bảo vệ độc tố khỏi sự suy thoái của vi sinh vật và ánh sáng cực tím khi áp dụng cho cây trồng.

Thuốc trừ sâu siêu vi:

Thuốc trừ sâu siêu vi an toàn với môi trường và có nguy cơ độc tính thấp hơn. Những loại thuốc trừ sâu này cũng có thể được sử dụng để chống lại các chủng gây hại, loại thuốc này có khả năng kháng thuốc trừ sâu hóa học. Một số loại virus gây bệnh côn trùng gây bệnh (côn trùng lây nhiễm virus) đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu an toàn và hiệu quả. Những loại virus này tiêu diệt các loài gây hại cụ thể và không có tác dụng phụ đối với côn trùng thụ phấn, côn trùng mang lại sản phẩm hữu ích, ký sinh trùng hoặc động vật ăn thịt. Chúng an toàn ngay cả trong các hoạt động phun quy mô dài.

Phục hồi các khu vực bị từ chối:

Hoạt động của con người ngày càng tăng đã tạo ra sự tàn phá trong hệ sinh thái cân bằng tốt của Trái đất. Hơn một nửa tổng diện tích đất của thế giới hiện đang bị đe dọa bởi các vấn đề về độ mặn, độ axit và độc tính kim loại. Các công cụ công nghệ sinh học đang được sử dụng để khôi phục hệ sinh thái bị suy thoái. Một số phương pháp dựa trên công nghệ sinh học thực vật bao gồm trồng lại rừng, liên quan đến vi nhân giống và sử dụng mycorrhiza.

Vi nhân giống đã dẫn đến tăng độ che phủ của cây, từ đó giúp ngăn ngừa xói mòn và cũng tăng thêm sự ổn định khí hậu. Các loài thực vật cụ thể đã được trồng trong các khu vực, dễ bị từ chối.

Ví dụ, các loài thực vật khác nhau Casuraina đã được trồng trong đất thiếu nitơ, điều này sẽ làm tăng độ phì nhiêu của đất và tăng cường sản xuất củi. Một số loài thực vật có thể phát triển trong đất mặn cao cũng có thể được trồng ở những khu vực như vậy. Những loài này bao gồm Prosopis spiagera, Butea monosperma và Terminalia bellerica.

Đa dạng sinh học và bảo tồn:

Hoạt động của con người cũng đã chứng tỏ sự tàn phá đối với sự đa dạng của các loài và sự tuyệt chủng của loài người đang gia tăng với tốc độ theo cấp số nhân. Nhu cầu mở rộng dân số với sự phân bổ tài sản không đồng đều đã dẫn đến việc sử dụng tài nguyên hiện tại không bền vững và bóc lột. Một trong những mối quan tâm chính hiện nay là việc bảo tồn hệ động thực vật hiện có của chúng ta (thực vật, động vật và vi khuẩn).

Các ứng dụng công nghệ sinh học đã mở ra các phương pháp mới và cải tiến để bảo tồn nguồn gen động thực vật và động vật, và đã đẩy nhanh việc đánh giá bộ sưu tập plasm mầm cho các đặc điểm cụ thể. Duy trì một cơ sở di truyền rộng, một yếu tố quan trọng của đa dạng sinh học, là điều cần thiết cho tương lai của công nghệ sinh học và sử dụng bền vững các nguồn tài nguyên sinh học. Các công nghệ mới có thể làm tăng giá trị của đa dạng sinh học thế giới nếu chúng cho phép tăng cường sử dụng đa dạng di truyền của cả các loài hoang dã và thuần hóa.

Nuôi cấy mô thực vật đã được coi là một công nghệ chính để tăng khả năng sản xuất của nhiều loại cây được chọn, để cải thiện và tăng sản lượng của chúng và ngăn chặn chúng tuyệt chủng.

Tuy nhiên, bản chất vốn có của các loài thực vật là hầu hết các nguồn gen cây trồng được bảo tồn ngoại vi (bên ngoài môi trường sống tự nhiên). Có rất ít phương pháp bảo quản ex situ, có thể phân biệt phần cây được bảo tồn (toàn bộ cơ quan, hạt, mô hoặc vật liệu di truyền). Nhưng các thiết bị công nghệ sinh học mới hơn có thể giúp bảo tồn hạt giống như phương pháp bảo tồn ngoại vi ưa thích. Ở đây người ta phải khắc phục vấn đề ngủ đông.

Một phương pháp thành công khác để bảo tồn đa dạng sinh học là bảo tồn plasm mầm bằng bảo quản lạnh (đông lạnh mô trong nitơ lỏng ở -196 ° C). Nguyên tắc cơ bản ở đây là làm cho hoạt động trao đổi chất dừng lại hoàn toàn trong khi vẫn giữ cho mô sống (ở dạng thụ động).

Do đó, các công cụ công nghệ sinh học đã mở đường cho việc khôi phục và bảo tồn đa dạng sinh học của chúng ta theo những cách đa chiều. Những công cụ này chắc chắn sẽ là câu trả lời cuối cùng cho thách thức ngày càng tăng của một môi trường cạn kiệt.

Phân bón sinh học:

Những thứ này cũng đã được sử dụng để giảm chi phí cho các ứng dụng phân bón và để giảm các mối nguy môi trường do phân bón hóa học. Gần đây thực vật biển (rong biển) đã được sử dụng làm phân bón sinh học. Họ đã tỏ ra rất đáng khích lệ và do đó giảm bớt gánh nặng sử dụng phân bón hóa học.


Đề XuấT

Xác minh cổ phiếu: Mục đích, phương pháp và sự hòa giải của nó
2019
Mục tiêu thiết yếu của phân loại chất thải rắn
2019
Kết hợp các yếu tố rủi ro: 2 Kỹ thuật chung
2019