So'nggi yillarda odamlar ekologik muhitning ahamiyatini tobora ko'proq anglaydilar va iqtisodiy rivojlanishga ekologik muhit bahosida erishish mumkin emasligini tushunadilar, chunki tabiiy atrof-muhit inson hayoti va ko'payishining moddiy asosi bo'lib, uni himoya qiladi. va tabiiy muhitni yaxshilash inson hayoti va rivojlanishi uchun zarur shartdir.
Ilmiy ma'ruzalarda 2020 yil 19 martda e'lon qilingan tadqiqotga ko'ra, kundalik ishda plastik qadoqlash (masalan, shokoladli plastik qoplar va idishlar) ochilishi kichik plastik zarralarning uzunligi 5mm dan kam bo'lgan mikro plastmassalarni ishlab chiqarishi mumkin.
Hozirgi vaqtda tadqiqotlar ular olib keladigan xavflar va mumkin bo'lgan toksikliklar va ular tomonidan odamlar tomonidan so'rilishi haqida aniq ma'lumotga ega emas va keyingi tadqiqotlar odamlar uchun zarur.
Yuqoridagi izlanishlar natijasida har kuni ishlatiladigan plastmassalar sog'liq uchun zararli bo'lishi mumkin bo'lgan mikro plastmassalarni olib kelishi mumkin. Biroq, plastmassa haqida ko'proq tortishuvlar mavjud.
Bugun biz atrof-muhitning asosiy ifloslanishlaridan biri bo'lgan plastmassa va mikroorganizm o'rtasidagi munosabatlar haqida gaplashmoqchimiz va plastik ifloslanish muammosini hal qilish uchun mikroorganizmdan qanday foydalanish haqida gaplashmoqchimiz. Ushbu hujjat tegishli sohalar va ilmiy va texnologik amaliyotchilarga ilhom bag'ishlaydi va o'quvchilarga atrof-muhitni muhofaza qilishga e'tibor berishni eslatadi.
Plastmassaning afzalliklari va kamchiliklari
1950-yillarda, "plastik asr" kelishi bilan, qurilish texnologiyasi juda katta o'zgarishlarga duch keldi. Qazib olinadigan yoqilg'i sanoatining rivojlanishi turli xil plastmassalarni olib keldi, izolyatsiya materiallaridan mexanik materiallarga qadar barcha turdagi materiallar o'zgardi. Bugungi kunda, plastmassa hali ham har bir qurilish tarkibiy qismining muhim qismidir.
Bu nafaqat arxitektura, balki hamma joyda plastikdir. Plastmassani biz kiygan kiyimda, biz yashaydigan uylarda va haydagan mashinalarda topish mumkin. Plastikni biz tomosha qilayotgan televizorda, biz ishlatadigan kompyuterlarda va biz ishlatadigan vositalarda ham topish mumkin. Odamlar hayotni yanada qulay, xavfsiz va qiziqarli qilish uchun turli joylarda plastik mahsulotlardan foydalanishadi.
Ammo, aslida, plastmassaning xom ashyosi asosan neft yoki tabiiy gazdan kelib chiqadi, bu ko'p muammolarga olib keladi. Masalan, neft zaxiralari juda cheklangan. Masalan, neftni qazib olish va qayta ishlash jarayonida ifloslanish juda oson. Foydali qazilmalarni qazib olish va qayta ishlash jarayoni natijasida kelib chiqadigan normal ifloslanishdan tashqari, 2010 yilda Ko'rfaz sohilidagi neftning to'kilishi kabi katta ekologik halokatlar bo'lishi mumkin.
Boshqa tomondan, plastmassa ishlab chiqarish jarayonida zaharli kimyoviy moddalar chiqariladi. Plastmassa ishlab chiqarish bilan bir qatorda juda ko'p zararli kimyoviy moddalar ishlab chiqariladi, so'ngra muqarrar ravishda ekotizimimizga suv, tuproq va havo orqali kirib boradi va yo'q qiladi. Ushbu kimyoviy moddalarning aksariyati turg'un organik ifloslantiruvchi moddalar bo'lib, er yuzidagi eng zararli toksinlardan biridir.
Bundan tashqari, plastmassani buzish qiyin. Ba'zi plastik to'rva va idishlar yuzlab, minglab va hatto millionlab yillar davomida buzilishsiz o'tishi mumkin, chunki tabiatdagi ko'p mikroorganizmlar plastmassani oziq-ovqat sifatida ishlatmaydi, shuning uchun ular chirimaydi.
Biroq, yaqinda kashf etilgan ba'zi yangi mikroblar bu muammoni hal qilishga yordam beradi.
Yangi bakteriyalar plastmassa emirilishiga yordam beradi
Polistirol bir marta ishlatiladigan plastik idishlar, masalan, bir marta ishlatiladigan stakan, dasturxon, o'yinchoq va qadoqlash materiallari hisoblanadi. Hozirgi vaqtda turli sanoat tarmoqlarida polistirolni ishlab chiqarish va iste'mol qilish eksponent ravishda o'sib bormoqda, bu atrof-muhit uchun katta xavf tug'dirmoqda va chiqindilarni utilizatsiya qilishning past samaradorligi bu muammoni yanada kuchaytiradi.
Birlashgan Millatlar Tashkilotining statistik ma'lumotlariga ko'ra, dunyoda har yili 300 million tonna plastik chiqindilar ishlab chiqariladi, ularning atigi 10 foizi qayta ishlanadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, Hindiston yiliga 16,5 million tonna plastik iste'mol qiladi. AIPMA hisob-kitoblariga ko'ra, plastmassa sanoati 14 million tonnaga yaqin polistirol ishlab chiqaradi, ularning barchasi buzilmaydi.
Yaqinda Hindiston Bosh vaziri 2022 yilga kelib, bir marta ishlatiladigan plastmassa buyumlar Hindistonda ishlatilmasligini e'lon qildi, bu kunlik plastik mahsulotlarning beshdan birini tashkil qiladi, shuning uchun bu tashabbus Hindistonda katta ahamiyatga ega bo'ladi.
Ammo yaqinda, Richa priyadarshini jamoasi, Hindistonning Uttar-Pradesh shtatidagi Grand Noida shahridagi SHIV nadar universitetining jamoasi Grand Noida-da botqoqli erdan plastik ifloslanish inqirozini hal qilish uchun ekologik alternativa bo'lishi mumkin bo'lgan ikki xil "qutulish mumkin bo'lgan plastik" bakteriyalarni topdilar.
Jamoa tomonidan ajratib olingan ikkita bakteriyalar drigigigabakterium shtammi va exiguobakterium une shtammidir. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ular polistirolni parchalanish imkoniyatiga ega.
"Bizning ma'lumotlarimiz shuni ko'rsatadiki, ekzigobakteriy ekstremofil bakteriyalar polistirolni emirishi mumkin va undan plastmassadan kelib chiqadigan atrof-muhit ifloslanishini kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin", dedi priyadarshini.
"Suv-botqoq erlar mikroorganizmlar uchun eng xilma-xil yashash joylaridan biridir, ammo ular nisbatan o'rganilmagan", - dedi priyadarshini. Shuning uchun bu ekotizimlar yangi biotexnologik dasturlar yordamida bakteriyalarni ajratish uchun ideal joylardir. "
Polistirol yuqori molekulyar og'irlikka va uzun zanjirli polimer tuzilishga ega va degradatsiyaga qarshi yaxshi ko'rsatkichlarga ega. Shuning uchun ular RSC jurnalida chop etilgan tadqiqotlarga ko'ra, ular atrof-muhitda qoladilar.
Jamoa, ikkita ajratib olingan bakteriya plastik (polistirol) bilan aloqa qilganida, uni uglerod manbai sifatida ishlatib, biofilmlar hosil qilish uchun ishlatganliklarini aniqladilar. Bu polistirolning fizik xususiyatlarini o'zgartiradi va tabiiy buzilish jarayonini boshlaydi. Keyin bakteriyalar gidrolazni chiqarib, polimer zanjirini yo'q qilishi mumkin.
Hozirgi vaqtda jamoa ushbu shtammlarning metabolik jarayonini atrof-muhit bioremediatsiyasida qo'llash uchun baholashga harakat qilmoqda.
"Biz kampusning botqoqli joylarida ilmiy tadqiqotlar olib borganimizda, biz bexosdan" qutulish mumkin bo'lgan plastmassadan "bakteriyalarni topdik", dedi rupamanjari Ghosh, SHIV nadar universiteti vitse-prezidenti. Bu plastmassaning tabiiy degradatsiyasini buzish va biologik parchalanishni amalga oshirish uchun nisbatan ideal echimdir. "
Priyadarshini qo'shib qo'ydi: "biz dastlab ushbu hududlardagi bakterial turlarni tushunish uchun maydonni o'rganib chiqdik, ammo keyinchalik ko'plab bakterial turlarni noyob foydalanish bilan ajratib oldik."
Uning ta'kidlashicha, biologik parchalanish plastmassasi bo'lgan yangi shtammlar kashf qilinishi bilan, kelajakda bioremediatsiyaga hissa qo'shadigan yangi fermentlar va metabolik yo'llar ham topilishi mumkin.
Tadqiqotchilar ikkala bakteriya ham polistirol yuzasida biofilmlar yaratishi mumkinligini ta'kidlamoqda. Biofilm bu juda katta hujayrali zichlikka erishish uchun agregatsion birlashma shaklida bakterial hujayralar to'plamidir, bu esa polimer degradatsiyaga uchraydigan fermentlarning kuchliroq rol o'ynashiga olib keladi.
Priyadarshini aytdi: "polistirolni parchalash qiyin. Biologik buzilishdan oldin kimyoviy, termal va fotooksidlanish kabi ba'zi bir tayyorgarlik ishlari talab qilinadi."
Dr11 va dr14 nafaqat tozalangan polistirolda biofilm hosil qilishi, balki o'zgartirilmagan plastmassalarni ham zararsizlantirishi mumkin.
Priyadarshini shuningdek: "So'nggi yillarda odamlarning plastik mahsulotlarga qaramligi sezilarli darajada oshdi, bu atrof-muhitda ko'p miqdordagi plastik to'planishiga olib keldi va ekotizimga salbiy ta'sir ko'rsatdi. Shuning uchun odamlarga plastik degradatsiyaning barqaror usullari kerak. "
Plastmassani zararsizlantirishga urinishdan tashqari, ko'plab odamlar plastmassalarni almashtiradigan va ularni buzadigan yangi materiallarni qidirmoqdalar.
Chapdan o'ngga: Anna Shauer Gimenez, Allison pieja va Molyo Morzo mango materiallari. Ularning yonida San-Fransisko ko'rfazi yaqinidagi kanalizatsiya tozalash inshootidagi biopolimer fermentatsiya rezervuari joylashgan bo'lib, u bakteriyalarni bioplastika uchun zarur bo'lgan metan bilan ta'minlaydi. Surat manbasi: Kris Joys / NPR
Plastmassalarni almashtirish uchun biopolimerlar
Silikon vodiysidagi startap kiyim-kechakdan plastmassani ajratib olishga va undan keyin yana bir narsani - biologik parchalanadigan polimerni qo'shishga harakat qilmoqda.
Polimer bu bir xil birliklardan tashkil topgan uzun zanjirli molekuladir. Ushbu turdagi material ko'pincha bardoshli va elastik bo'ladi. Plastik - bu neft mahsulotlaridan tayyorlangan polimer. Biroq, tabiatda biopolimerlar, masalan, yog'ochdagi tsellyuloza yoki ipak qurti ipaklari paydo bo'ladi. Ular plastmassadan ajralib turadi, chunki ular tabiiy moddalarga aylanishi mumkin.
Molli Morse ba'zi plastmassalarni o'rnini bosadigan biopolimerlar yaratishga umid qilmoqda. U mango materiallari deb nomlangan kichik bir kompaniyani boshqaradi. Mango uning eng sevimli mevasi. U umid qiladiki, kompaniyasining nomi ko'rfaz mintaqasidagi boshqa texnologiya kompaniyalaridan farq qiladi.
"Biz Silikon vodiysining odatiy boshlang'ichi emasmiz, chiqindi suvni tozalash inshootida polimerlar ishlab chiqaramiz, garajda kodlangan odamlar guruhi emasmiz", dedi Morse.
Xo'sh, u qanday qilib kanalizatsiya tozalash inshootida bioplastika qiladi?
Morzning so'zlariga ko'ra, bu boshlang'ich maktabda bo'lganida boshlangan. U akvariumga bordi va ko'rgazmada qoqilib ketdi, okean ichida suzuvchi plastik axlat simulyatsiyasi.
U esladi: "juda katta baliqlar bor, xuddi McDonalds ko'pikli plastmassaga o'xshab, qobiqsimon chig'anoqlarga o'xshaydi. Men juda qo'rqib ketdim. Bu ko'rgazma mening hayotimni o'zgartirdi. Menimcha, bu bema'ni. Men uni o'zgartirmoqchiman."
Natijada Morse o'z orzusiga erishdi va doktorlik dissertatsiyasini qo'lga kiritdi. Stenford universiteti atrof-muhit muhandisligi bo'yicha. 2006 yilda o'tkazilgan ilmiy konferentsiyada u yana bir yosh muhandis Ann Schauer Gimenez bilan uchrashdi. "Buni qanday qilish kerakligi to'g'risida ertalab soat to'rtgacha gaplashamiz deb o'ylamayman", - dedi Shauer - Gimenez.
Jarayon biopolimerlarni tayyorlash uchun bakteriyalardan foydalanishdir.
Ba'zi bakteriyalar metan bilan oziqlanib, o'zlarining biopolimerlarini yaratishga qodir, ayniqsa agar siz ularni yaxshi boqsangiz, ular ko'proq biopolimerlarni ishlab chiqaradi va to'playdi. "Agar biz muzqaymoq yoki shokoladni ko'p iste'mol qilishdan yog 'olsak, unda tanamizdagi yog'lar va bakteriyalar ko'payadi", deydi Morse.
Biopolimerlarni tayyorlash uchun bakteriyalar ko'p miqdorda oziq-ovqatga muhtoj. Shu sababli mango materiallari San-Frantsisko ko'rfazi yaqinidagi Kaliforniya shtatidagi Redvud shahridagi "Silikon vodiysi toza suv" deb nomlangan oqava suvlarni tozalash inshootida sayt qurdi. Kompaniya Milliy Ilmiy Jamg'arma kabi muassasalar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi.
Oqova suvlardagi iflosliklar yoki hech bo'lmaganda kanalizatsiya ichidagi metan gazi bakterial oziq-ovqat hisoblanadi. Tozalash stantsiyalari odatda metanni yoqishadi yoki uni to'g'ridan-to'g'ri havoga chiqaradilar. Metan kuchli issiqxona gazidir, atmosferaga tushganda u global isishga olib keladi. Mango materiallari uni bakteriyalar bilan oziqlantiradi.
Bu jarayon kanalizatsiya bilan to'ldirilgan katta po'latdan yasalgan idishning yonida joylashgan fermentatsiya tankida amalga oshiriladi. Mango muhandisi Allison Pieja o'z ixtirolarini namoyish etdi: u katta pivo bochkasiga, naycha tomog'iga o'xshaydi. "Bu erda mo''jizalar sodir bo'ladi", dedi u
"Biz fermentatorga doimiy ravishda metan va kislorod qo'shamiz va bakteriyalar o'sishi usuliga ko'ra" sirli sousimizni "fermentatorga tashlaymiz", dedi Allison Pieja, mango mikrobiologi.
"Maxfiy sous" bu jarayonni ushlab turish uchun guruh tomonidan ishlab chiqilgan qo'shimchadir.
Oxir-oqibat, bakteriyalarni boqishganda, jamoa biopolimerlarni olish uchun fermentatorni ochdi. Ular uni quritib, to'pga aylantiradilar.
Hozirga qadar ular 2000 funtga yaqin biopolimerlarni manfaatdor kompaniyalarga yuborishdi. Ularning asosiy maqsad bozori bu to'qimachilik, ammo ular aytganda biopolimerlarni qadoqlash uchun ham ishlatish mumkin.
Ushbu biopolimerlardan poliester tolalari kabi "plastmassa" kabi ko'rinadigan va his etiladigan rangli ipak iplarini ishlab chiqarish uchun foydalanish mumkin. Ushbu biopolimerni plastmassani to'qimachilikka almashtirish uchun kiyim-kechak bilan to'qish umid qilinmoqda.
Biopolimerdan tayyorlangan kiyimlarning elkasi. Mango jamoasi to'qimachilikda biopolimerlarining samaradorligini sinash uchun bir nechta kompaniyalar bilan ishlamoqda. Tasvir krediti: Kris Joys / NPR
Biopolimerlarning kamchiliklari
Shauer-Gimenez bunday kiyimlarning buzilishi mumkinligini aytdi va odamlarni qo'rqitdi: "Voy shoshma, siz materiallaringiz bilan suzish rejasini tuzmoqchisiz? Men okeanga ketyapman, bu tanamni biologik holatga keltiradi!" Dedim. Yo'q, unday emas.
Buzilish uchun biopolimerlar ularni hazm qilish uchun kerakli haroratga va mos keladigan bakteriyalarga muhtoj va buzilish jarayoni bir necha hafta yoki oylar davomida doimiy ta'sir qilishni talab qiladi. Morse, agar sharoit mos kelmasa, masalan, quruq Arizonadagi cho'lda yoki okean tubida ko'proq vaqt talab qilinishini tan oladi.
Bu hozirgi kunga qadar biopolimerlarning noqulayligi va ba'zi bir biologik buzilishlar va'da qilingan darajada tez emas.
Janubiy Karolinaning Castle universiteti biologiya professori Jon Vaynshteyn botqoqli yerlarga makkajo'xori polimeridan tayyorlangan sumkalarni joylashtirdi va ular oddiy plastik qoplarga qaraganda sekinroq buzilishini aniqladi. "Siz yangi material yaratdingiz, ammo u qanday buzildi? Men hayron bo'ldim", dedi u bioplastika haqida.
"Bu atrof-muhitning holati bilan bog'liq", dedi Ramani Narayan, Michigan shtat universitetining kimyoviy muhandisi va bioplastika bo'yicha ekspert. "Biologik parchalanish qancha uzoq bo'lsa, chiqindilar shuncha ko'p bo'ladi. Bu davrda u atrof-muhitga jiddiy salbiy ta'sir qiladi. Ta'sir, bu diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladi."
Mango Materiallar guruhi aytadiki, ularning materiallari polihidroksialkanoat yoki PHA ko'rinishidagi biopolimerdir. Ko'pgina biopolimerlardan farqli o'laroq, u qayta ishlashni talab qilmaydi. Tegishli sharoitlarda u bir yoki ikki oy ichida tayyor bo'ladi. Biologiklashtirilishi mumkin. Hozirda ularning mahsulotlari buni tasdiqlash uchun mustaqil sinovdan o'tmoqda.
Morse biopolimerlarga yo'l ochish uchun hali ko'p ish qilish kerakligini tan oldi. U odamlarni kamroq plastmassadan foydalanishga va buyumlarni tashlab yuborish o'rniga qayta ishlatishga chaqirdi. Ammo u bolalik orzusiga - plastmassadan yaxshiroq narsani topishga intilmoqda.
"Agar biz bu ulkan global muammoning echimi ekaniga amin bo'lmasak, biz buni amalga oshirmaymiz."
Plastik ifloslanish: uni qanday hal qilish kerak?
Hozirgi vaqtda plastmassa bizning hayotimizda haliyam muhimdir, ammo uning sekin emirilishi tufayli atrof-muhitning bir qator ifloslanishiga olib keldi. Ushbu muammoni hal qilish uchun hayotimizda plastmassani qayta ishlash imkoniyatiga ega bo'lishimiz kerak.
Ikkinchidan, fan va texnologiyaning rivojlanishi bilan odamlar ifloslanishni kamaytirish yoki tabiatdagi mikroorganizmlar o'rniga yangi biomateriallarni ishlab chiqarish usullarini topishlari mumkin.
Qanday bo'lmasin, atrof-muhit va inson taraqqiyotiga ijobiy ta'sir ko'rsatishi muhimdir.
