В останні роки люди все більше усвідомлюють важливість екологічного середовища і розуміють, що економічний розвиток не може бути досягнутий ціною екологічного середовища, оскільки природне середовище є матеріальною основою для виживання та відтворення людини, а також захисту і поліпшення природного середовища є необхідною умовою виживання та розвитку людини.
Згідно з дослідженням, опублікованим у наукових звітах 19 березня 2020 року, відкриття пластикової упаковки (наприклад, шоколадних пластикових пакетів та пляшок) у щоденній роботі може створити невелику кількість дрібних пластикових частинок довжиною менше 5 мм, а саме мікропластик.
В даний час дослідженням не було зрозуміло про ризики та можливу токсичність, яку вони приносять, і як вони поглинаються людьми, і наступні дослідження потрібні людям.
З вищенаведених досліджень, щоденні пластмаси можуть принести мікропластики, які можуть бути шкідливими для здоров’я. Однак щодо пластики є більше суперечок.
Сьогодні ми поговоримо про взаємозв’язок пластику та мікроорганізму, одного з основних забруднення навколишнього середовища, та обговоримо, як використовувати мікроорганізм для вирішення проблеми забруднення пластиком. Можна сподіватися, що цей документ дасть певну натхнення відповідним галузям, науковим та технологічним практикам та нагадає читачам звернути увагу на захист навколишнього середовища.
Переваги та недоліки пластмас
У 1950-х роках, з настанням "пластичної доби", технологія будівництва зазнала величезних змін. Розвиток промисловості викопного палива приніс широкий спектр пластмас, від ізоляційних матеріалів до механічних матеріалів до покриттів, змінилися всі види матеріалів. Сьогодні пластмаса все ще є всюдисущою частиною кожного будівельного компонента.
Це не просто архітектура, а насправді скрізь пластик. Пластик можна знайти в одязі, який ми носимо, в будинках, в яких ми живемо, і в машинах, за якими ми їздимо. Пластик також можна знайти в телевізорі, який ми дивимося, комп'ютерах, які ми використовуємо, та інструментах, які ми використовуємо. Люди використовують пластмасові вироби в різних місцях, щоб зробити життя більш зручним, безпечнішим та приємнішим.
Але насправді сировина пластмаси в основному надходить з нафти чи природного газу, що спричинить багато проблем. Наприклад, ресурси нафти дуже обмежені. Наприклад, у процесі видобутку та переробки нафти дуже легко викликати забруднення. Окрім стандартного забруднення, спричиненого процесом видобутку та переробки, існує потенціал для великих екологічних збитків, таких як масштабний розлив нафти вздовж узбережжя затоки в 2010 році.
З іншого боку, токсичні хімічні речовини виділяються під час виробництва пластмас. Поряд з виготовленням пластмас буде вироблятися багато шкідливих хімічних речовин, а потім неминуче потрапляти і руйнувати нашу екосистему через воду, ґрунт та повітря. Багато з цих хімічних речовин є стійкими органічними забруднювачами, одним з найбільш руйнівних токсинів на землі.
Більше того, пластмасу важко деградувати. Деякі пластикові пакети та пляшки можуть пройти сотні, тисячі чи навіть мільйони років без деградації, оскільки більшість мікроорганізмів у природі не використовують пластик як їжу, тому вони не розкладають його.
Однак деякі нові мікроби, виявлені недавно, можуть допомогти нам вирішити цю проблему.
Нові бактерії допомагають пластмасі розкладатися
Полістирол є ключовим компонентом одноразових пластикових виробів, таких як одноразові чашки, посуд, іграшки та пакувальні матеріали. В даний час виробництво та споживання полістиролу в різних галузях промисловості зростає експоненціально, що становить велику загрозу для навколишнього середовища, а низька ефективність утилізації відходів посилює цю проблему.
За статистикою ООН щороку у світі виробляється близько 300 млн. Тонн пластикових відходів, лише близько 10% з яких переробляються. За оцінками, Індія споживає близько 16,5 млн. Тонн пластику на рік. За оцінками AIPMA, пластмасова промисловість виробляє близько 14 мільйонів тонн полістиролу, всі вони не піддаються руйнуванню.
Нещодавно прем'єр-міністр Індії оголосив, що до 2022 року в Індії більше не використовуватимуться пластмасові вироби для одноразового використання, на які припадає п'ята частина щоденних пластмасових виробів, тому ця ініціатива матиме велике значення в Індії.
Однак нещодавно команда Ріха приядаршині з університету ШДІВ Надар у Гранд-Нойді, штат Уттар-Прадеш, Індія, виявила два види "їстівних пластикових" бактерій із заболочених земель у Гранд-Нойді, які можуть стати екологічною альтернативою для вирішення кризи пластичного забруднення.
Дві бактерії, виділені командою, - штам exiguobacterium dr11 та штам exiguobacterium undae dr14. Дослідження показують, що вони мають потенціал до розкладання полістиролу.
"Наші дані показують той факт, що бактерії-екстремофіли, exiguobacterium, можуть деградувати полістирол і можуть бути додатково використані для зменшення забруднення навколишнього середовища, спричиненого пластмасою", - сказав Приядаршині
"Водно-болотні угіддя - це одне з найрізноманітніших місць існування мікроорганізмів, але вони відносно недосліджені", - сказав пріядаршині. Тому ці екосистеми є ідеальним місцем для ізоляції бактерій за допомогою нових біотехнологічних застосувань. "
Полістирол має високу молекулярну масу та довгу ланцюгову полімерну структуру, має хороші показники проти деградації. Тому вони зберігаються в навколишньому середовищі, згідно з дослідженнями, опублікованими в журналі RSC.
Команда виявила, що коли дві ізольовані бактерії контактували з пластиком (полістиролом), вони використовували його як джерело вуглецю і використовували його для виготовлення біоплівки. Це змінює фізичні властивості полістиролу і запускає природний процес деградації. Тоді бактерії можуть руйнувати полімерний ланцюг, вивільняючи гідролазу.
В даний час команда намагається оцінити метаболічний процес цих штамів з метою використання їх у біоремедіації навколишнього середовища.
"Коли ми проводили наукові дослідження на водно-болотних угіддях кампусу, ми ненавмисно виявили бактерії в" їстівній пластиці ", - заявив віце-президент університету SHIV nadar rupamanjari Ghosh. Це відносно ідеальне рішення для порушення природної деградації пластмас і проведення біодеградації. "
Приядаршині додав: "Ми спочатку досліджували лише цю територію, щоб зрозуміти види бактерій у цих районах, але врешті-решт виділили багато видів бактерій з унікальним використанням".
Вона зазначила, що з відкриттям нових штамів з біологічною розкладаністю пластмас також можуть бути виявлені нові ферменти та потенційні метаболічні шляхи, що сприятиме майбутній біоремедіації.
Дослідники зазначають, що обидві бактерії можуть будувати біоплівки на поверхні полістиролу. Біоплівка - це сукупність бактеріальних клітин у формі агрегативної спільноти для досягнення дуже високої клітинної щільності, що призводить до того, що ферменти, що руйнують полімер, відіграють більш сильну роль.
Приядаршині сказав: "Полістирол важко деградує. Перед біодеструкцією потрібна певна форма попередньої обробки, наприклад, хімічна, термічна та фотоокислення".
Dr11 та dr14 можуть не лише утворювати біоплівку на необробленому полістиролі, але й деградувати немодифіковані пластмаси.
Приядаршині також зазначив: "Останніми роками залежність людей від пластикових виробів значно зросла, що призвело до великої кількості накопичення пластику в навколишньому середовищі і негативно впливає на екосистему. Тому люди потребують стійких методів пластичної деградації. "
Окрім спроб деградувати пластики, багато людей шукають нові матеріали, які зможуть замінити пластик та деградувати їх.
Зліва направо: Енн Шауер Гіменес, Елісон П'єджа та Молі Морз з матеріалів для манго. Поруч з ними знаходиться циркуляція біополімерних ферментацій очисних споруд поблизу бухти Сан-Франциско, яка забезпечує бактеріям метан, необхідний для отримання біопластики. Джерело фото: Кріс Джойс / NPR
Біополімери для заміни пластику
Стартап «Силіконової долини» намагається витягти пластик з одягу, а потім додати ще щось, біологічно розкладається полімер, який замінює пластик.
Полімер - це молекула довгої ланцюга, що складається з багатьох однакових одиниць. Цей вид матеріалу часто більш міцний і еластичний. Пластик - це полімер, виготовлений з нафтопродуктів. Однак у природі часто з’являються такі біополімери, як целюлоза в дереві або шовк шовкопрядів. Вони відрізняються від пластмас тим, що можуть розкладатися на природні речовини.
Молі Морзе сподівається зробити біополімери, які можуть замінити деякі пластики. Вона управляє невеликою компанією під назвою матеріали з манго. Манго - її улюблений плід. Вона сподівається, що назва її компанії буде звучати по-різному від інших технологічних компаній у районі бухти.
"Ми не типовий стартап" Кремнієва долина ". Ми виробляємо полімери на очисній станції, ми не купа людей, що кодують в гаражі", - сказав Морзе
Отже, як вона виготовляє біопластики на очисних спорудах?
Морзе сказала, що це почалося ще в початковій школі. Вона пішла в акваріум і натрапила на виставку, симуляцію пластикового сміття, що пливе в океані.
Вона нагадала: "Існує надзвичайно величезна риба на зразок структури з молюсками-оболонками, як і пенопластики Макдональдса. Я була здивована, зовсім перелякана. Ця виставка змінила моє життя. Я думаю, що це смішно. Я хочу це змінити".
Як результат, Морзе здійснив свою мрію і отримав ступінь доктора філософії. в галузі екологічної інженерії від Стенфордського університету. На науковій конференції в 2006 році вона познайомилася з іншою молодою інженером - Анною Шауер Гіменес. "Я не думаю, що ми будемо починати говорити про те, як це зробити приблизно до 4 ранку", - сказав Шауер - Гіменес
Процес полягає у використанні бактерій для отримання біополімерів.
Деякі бактерії здатні харчуватися метаном і виготовляти власні біополімери, особливо якщо ви їх добре годуєте, вони вироблять і накопичуватимуть більше біополімерів. "Якщо ми отримаємо жир від їжі занадто великої кількості морозива чи шоколаду, то жир в нашому тілі накопичиться, а також бактерії", - пояснює Морз
Для виготовлення біополімерів бактеріям потрібно багато їжі. Ось чому матеріали з манго побудували майданчик на очисній воді з очищенням стічних вод, що називається «Кремнієва долина» в Редвуді, штат Каліфорнія, поблизу затоки Сан-Франциско. Компанію підтримують такі установи, як Національний науковий фонд.
Домішки в стічних водах, або принаймні газ метану з каналізації - це бактеріальна їжа. Очисні споруди зазвичай спалюють метан або скидають його безпосередньо у повітря. Метан є потужним парниковим газом, коли він викинеться в атмосферу, він спричинить глобальне потепління. Матеріали манго живлять його бактеріями.
Цей процес завершується в бродильному резервуарі, який знаходиться поряд з великим сталевим баком, наповненим стічними водами. Інженер з манго Еллісон п'єха показав свій винахід: він схожий на велику пивну бочку з трубкою в ній, як крапля у вену. "Тут відбуваються чудеса", - сказала вона
"Ми постійно додаємо метан і кисень до ферментатора і скидаємо наш" секретний соус "у ферментер відповідно до того, як ростуть бактерії", - сказала мікробіолог з манго Еллісон П'єджа
"Таємний соус" - добавка, розроблена командою для підтримки цього процесу.
Врешті-решт, коли бактерії були відгодовані, команда відкрила ферментер для отримання біополімерів. Вони його висушують і перетворюють на кулю.
Поки вони доставили майже 2000 фунтів біополімерів зацікавленим компаніям. Основний їх цільовий ринок - текстиль, хоча, як кажуть, біополімери також можуть використовуватися для упаковки.
Ці біополімери можуть бути використані для отримання різнокольорових шовкових ниток, які виглядають і відчувають себе «пластмасами», як поліефірні волокна. Можна сподіватися, що цей біополімер буде вплетений в одяг для заміни пластику в текстилі.
Рукав одягу з біополімеру. Команда Mango працює з кількома компаніями, щоб перевірити ефективність їх біополімерів на текстильному виробі. Кредитний імідж: Кріс Джойс / NPR
Недоліки біополімерів
Шауер-Гіменез сказала, що такий одяг буде руйнівним, що налякало людей: "О, мій боже, ти плануєш зробити купальник зі своїми матеріалами? Я їду в океан, це біодеградує мені Тіло!" Я сказав: "Ні, ні, це не так. "
Для деградації біополімерам потрібна потрібна температура та відповідні бактерії для їх перетравлення, а процес деградації вимагає постійного опромінення протягом тижнів чи місяців. Морз визнає, що це займе більше часу, якщо умови не будуть відповідними, наприклад, у сухій пустелі Арізони чи на океанському дні.
Це поки недолік біополімерів, і деяка біодеградація не така швидка, як обіцяли.
Джон Вайнштейн, професор біології з Замку університету Південної Кароліни, помістив мішки з кукурудзяного полімеру у водно-болотні угіддя і виявив, що вони руйнуються повільніше, ніж звичайні пластикові пакети. "Ви створили новий матеріал, але як він зламався? Я був здивований", - сказав він про біопластику.
"Вся справа в екологічних умовах", - сказав Рамані Нараян, інженер-хімік та експерт з біопластики Мічиганського державного університету. "Чим довше біодеградація, тим довше будуть існувати відходи. За цей період це матиме серйозний негативний вплив на навколишнє середовище. Вплив, це те, що потребує ретельного розгляду".
Команда Mango Materials каже, що їх матеріал являє собою біополімер у вигляді полігідроксиалканоату або PHA. На відміну від більшості біополімерів, він не потребує переробки. За відповідних умов він буде готовий через місяць-два. Може бути біодеградуючим. Наразі їх продукція проходить незалежне тестування для підтвердження цього.
Морз визнає, що ще потрібно зробити багато, щоб прокласти шлях для біополімерів. Вона закликала людей використовувати менше пластику та повторно використовувати предмети, а не викидати їх. Але вона переслідує свою дитячу мрію - знайти щось краще, ніж пластикове.
"Ми цього не зробимо, якщо не будемо переконані, що це рішення величезної глобальної проблеми".
Забруднення пластиком: як його вирішити?
В даний час пластик все ще має важливе значення в нашому житті, але через його повільну деградацію він призвів до ряду забруднення навколишнього середовища. Щоб вирішити цю проблему, нам потрібно вміти переробляти пластмаси в нашому житті.
По-друге, з розвитком науки і технологій люди можуть знайти шляхи зменшення забруднення або виготовлення нових біоматеріалів замість пластмас з мікроорганізмів у природі.
Незалежно від того, яким способом важливо сприяти навколишньому середовищу та розвитку людини.
<отримайте утилізацію,="" професійні="" розчини="" для="" переробки="" пластикових="" матеріалів,="">http://www.get-recycling.com />
<розчин для="" переробки="" пет-пляшок,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=12 >
<розчин для="" переробки="" пляшок="" hdpe="" pp,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=11 >
<рішення для="" переробки="" плівки="" ldpe,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=8 >
