في السنوات الأخيرة ، أصبح الناس أكثر وعياً بأهمية البيئة البيئية ، وأدركوا أنه لا يمكن تحقيق التنمية الاقتصادية على حساب البيئة الإيكولوجية ، لأن البيئة الطبيعية هي الأساس المادي لبقاء الإنسان والتكاثر ، وحماية وتحسين البيئة الطبيعية هو شرط أساسي لبقاء الإنسان وتطوره.
وفقًا لدراسة نُشرت في تقارير علمية في 19 مارس 2020 ، قد يؤدي فتح عبوات بلاستيكية (مثل أكياس بلاستيكية وزجاجات) في العمل اليومي إلى إنتاج كمية صغيرة من الجسيمات البلاستيكية الصغيرة التي يقل طولها عن 5 مم ، أي البلاستيك الصغير.
في الوقت الحاضر ، لم يكن البحث واضحًا بشأن المخاطر والسمية المحتملة التي يجلبونها وكيف يمتصهم البشر ، والبحوث التالية ضرورية للبشر.
من الأبحاث المذكورة أعلاه ، يمكن أن تجلب المواد البلاستيكية اليومية مواد بلاستيكية دقيقة قد تكون ضارة بالصحة. ومع ذلك ، هناك المزيد من الجدل حول البلاستيك.
اليوم ، سوف نتحدث عن العلاقة بين البلاستيك والكائنات الحية الدقيقة ، أحد التلوث البيئي الرئيسي ، ومناقشة كيفية استخدام الكائنات الدقيقة لحل مشكلة التلوث البلاستيكي. من المؤمل أن تعطي هذه الورقة بعض الإلهام للصناعات ذات الصلة والممارسين العلميين والتكنولوجيين وتذكير القراء بالاهتمام بحماية البيئة.
مزايا وعيوب البلاستيك
في خمسينيات القرن العشرين ، مع ظهور "العصر البلاستيكي" ، خضعت تكنولوجيا البناء لتغيرات هائلة. جلب تطوير صناعة الوقود الأحفوري مجموعة واسعة من المواد البلاستيكية ، من مواد العزل إلى المواد الميكانيكية إلى الطلاء ، وقد تغيرت جميع أنواع المواد. اليوم ، لا تزال المواد البلاستيكية في كل مكان جزءًا من كل مكون من مكونات المبنى.
إنه ليس مجرد هندسة معمارية ، إنه في الواقع بلاستيك في كل مكان. يمكن العثور على البلاستيك في الملابس التي نرتديها والمنازل التي نعيش فيها والسيارات التي نقودها. يمكن العثور على البلاستيك أيضًا في التلفزيون الذي نشاهده ، وأجهزة الكمبيوتر التي نستخدمها والأدوات التي نستخدمها. يستخدم الناس المنتجات البلاستيكية في أماكن مختلفة لجعل الحياة أكثر راحة وأمانًا ومتعة.
ولكن في الواقع ، تأتي المواد الخام من البلاستيك بشكل رئيسي من النفط أو الغاز الطبيعي ، مما يسبب العديد من المشاكل. على سبيل المثال ، موارد النفط محدودة للغاية. على سبيل المثال ، في عملية استخراج النفط وتكريره ، من السهل جدًا التسبب في التلوث. بالإضافة إلى التلوث القياسي الناجم عن عملية التعدين والتكرير ، هناك احتمال لحدوث أضرار بيئية كبيرة مثل تسرب النفط الضخم على طول ساحل الخليج في عام 2010.
من ناحية أخرى ، يتم إطلاق المواد الكيميائية السامة أثناء إنتاج البلاستيك. سيتم إنتاج الكثير من المواد الكيميائية الضارة جنبًا إلى جنب مع تصنيع البلاستيك ، ومن ثم ستدخل حتمًا وتدمر نظامنا البيئي من خلال الماء والتربة والهواء. العديد من هذه المواد الكيميائية هي ملوثات عضوية ثابتة ، وهي واحدة من أكثر السموم تدميرا على وجه الأرض.
ما هو أكثر من ذلك ، من الصعب تحلل البلاستيك. يمكن أن تمر بعض الأكياس والزجاجات البلاستيكية بمئات أو آلاف أو حتى ملايين السنين دون تدهور ، لأن معظم الكائنات الحية الدقيقة في الطبيعة لا تستخدم البلاستيك كغذاء ، لذلك لن تتحلل.
ومع ذلك ، فإن بعض الميكروبات الجديدة التي تم اكتشافها مؤخرًا قد تساعدنا في حل هذه المشكلة.
تساعد البكتيريا الجديدة البلاستيك على التحلل
البوليستيرين هو المكون الرئيسي للمنتجات البلاستيكية التي يمكن التخلص منها مثل الكؤوس ، وأدوات المائدة ، والألعاب ومواد التعبئة والتغليف. في الوقت الحاضر ، يرتفع إنتاج واستهلاك البوليسترين في الصناعات المختلفة بشكل كبير ، مما يشكل تهديدًا كبيرًا للبيئة ، ويؤدي انخفاض كفاءة استخدام النفايات إلى تفاقم هذه المشكلة.
وفقا لإحصاءات الأمم المتحدة ، يتم إنتاج حوالي 300 مليون طن من النفايات البلاستيكية كل عام في العالم ، يتم إعادة تدوير حوالي 10 ٪ فقط منها. تشير التقديرات إلى أن الهند تستهلك حوالي 16.5 مليون طن من البلاستيك سنويًا. تقدر AIPMA أن صناعة البلاستيك تنتج حوالي 14 مليون طن من البوليسترين ، وكلها غير قابلة للتحلل.
أعلن رئيس وزراء الهند مؤخرًا أنه بحلول عام 2022 ، لن يتم استخدام المنتجات البلاستيكية التي يمكن التخلص منها مرة أخرى في الهند ، والتي تمثل خمس المنتجات البلاستيكية اليومية ، لذلك ستكون هذه المبادرة ذات أهمية كبيرة في الهند.
ومع ذلك ، اكتشف فريق Richa priyadarshini مؤخرًا من جامعة SHIV nadar في Grand Noida ، أوتار براديش ، الهند ، نوعين من البكتيريا "البلاستيكية الصالحة للأكل" من الأراضي الرطبة في Grand Noida ، والتي قد توفر بديلاً بيئيًا لحل أزمة التلوث البلاستيكي.
البكتيريا المعزولة من قبل الفريق هي سلالة exiguobacterium dr11 وسلالة exiguobacterium undae سلالة dr14. يظهر البحث أن لديهم القدرة على تحلل البوليسترين.
وقال بريادارشيني: "تظهر بياناتنا حقيقة أن البكتيريا المتطرفة ، exiguobacterium ، يمكن أن تتسبب في تدهور البوليسترين ويمكن استخدامها أيضًا لتقليل التلوث البيئي الناجم عن البلاستيك".
وقال بريادارشيني: "تعد الأراضي الرطبة واحدة من أكثر الموائل تنوعًا للكائنات الحية الدقيقة ، لكنها غير مستكشفة نسبيًا". لذلك ، فإن هذه النظم البيئية هي أماكن مثالية لعزل البكتيريا بتطبيقات التكنولوجيا الحيوية الجديدة. "
يحتوي البوليستيرين على وزن جزيئي مرتفع وبنية بوليمر طويلة السلسلة ، ولديه أداء جيد ضد التحلل. هذا هو السبب في استمرارها في البيئة ، وفقًا لبحث نشر في مجلة RSC.
وجد الفريق أنه عندما لامست البكتيريا المعزولة البلاستيك (البوليسترين) ، استخدمته كمصدر للكربون واستخدمه في صناعة الأغشية الحيوية. هذا يغير الخصائص الفيزيائية للبوليستيرين ويبدأ عملية تدهور طبيعية. بعد ذلك ، يمكن للبكتيريا تدمير سلسلة البوليمر عن طريق إطلاق هيدرولاز.
في الوقت الحاضر ، يحاول الفريق تقييم عملية التمثيل الغذائي لهذه السلالات من أجل استخدامها في المعالجة البيولوجية البيئية.
قال روبامانجاري غوش ، نائب رئيس جامعة SHIV نادار: "عندما كنا نجري بحثًا علميًا في الأراضي الرطبة في الحرم الجامعي ، وجدنا عن غير قصد بكتيريا في" بلاستيك صالح للأكل ". يعد هذا حلاً مثاليًا نسبيًا لكسر التحلل الطبيعي للبلاستيك وتنفيذ التحلل البيولوجي. "
وأضاف بريادارشيني: "لقد استكشفنا المنطقة في البداية فقط لفهم الأنواع البكتيرية في هذه المناطق ، ولكننا في النهاية عزلنا العديد من الأنواع البكتيرية ذات الاستخدامات الفريدة."
وأشارت إلى أنه مع اكتشاف سلالات جديدة مع التحلل البيولوجي للمواد البلاستيكية ، يمكن اكتشاف إنزيمات جديدة ومسارات التمثيل الغذائي المحتملة ، مما سيسهم في المعالجة البيولوجية المستقبلية.
يشير الباحثون إلى أن كلا البكتيريا يمكن أن تبني الأغشية الحيوية على سطح البوليسترين. Biofilm عبارة عن مجموعة من الخلايا البكتيرية ، على شكل مجتمع تجميع ، لتحقيق كثافة خلية عالية جدًا ، مما يؤدي إلى تحلل إنزيمات البوليمر لتلعب دورًا أقوى.
قال بريادارشيني: "من الصعب تحلل البوليستيرين. قبل التحلل البيولوجي ، هناك حاجة إلى شكل من أشكال المعالجة المسبقة ، مثل المواد الكيميائية والحرارية والأكسدة الضوئية".
لا يمكن لـ Dr11 و dr14 تشكيل الأغشية الحيوية على البوليسترين غير المعالج فحسب ، بل يتسببان أيضًا في تدهور المواد البلاستيكية غير المعدلة.
وقال بريادارشيني أيضًا: "في السنوات الأخيرة ، ازداد اعتماد الناس على المنتجات البلاستيكية بشكل كبير ، مما أدى إلى وجود كمية كبيرة من تراكم البلاستيك في البيئة وله تأثير سلبي على النظام البيئي. لذلك ، يحتاج الناس إلى طرق مستدامة لتدهور البلاستيك. "
بالإضافة إلى محاولة تحلل المواد البلاستيكية ، هناك العديد من الأشخاص الذين يبحثون عن مواد جديدة يمكن أن تحل محل المواد البلاستيكية وتحللها.
من اليسار إلى اليمين: Anne Schauer Gimenez و Allison pieja و Molly Morse من مواد المانجو. بجوارها خزان التخمير بالبوليمر الحيوي في محطة معالجة مياه الصرف الصحي بالقرب من خليج سان فرانسيسكو ، والذي يزود البكتيريا بغاز الميثان الذي تحتاجه لإنتاج البلاستيك الحيوي. مصدر الصورة: كريس جويس / إن بي آر
البوليمرات الحيوية لتحل محل البلاستيك
تحاول إحدى الشركات الناشئة في وادي السيليكون استخراج البلاستيك من الملابس ثم إضافة شيء آخر ، وهو بوليمر قابل للتحلل يحل محل البلاستيك.
البوليمر عبارة عن جزيء طويل السلسلة يتكون من العديد من الوحدات نفسها. غالبًا ما يكون هذا النوع من المواد أكثر متانة ومرونة. البلاستيك هو بوليمر مصنوع من المنتجات البترولية. ومع ذلك ، في الطبيعة ، غالبًا ما تظهر البوليمرات الحيوية مثل السليلوز في الخشب أو حرير دودة القز. وهي تختلف عن المواد البلاستيكية من حيث أنها يمكن أن تتحلل إلى مواد طبيعية.
تأمل مولي مورس في صنع البوليمرات الحيوية التي يمكن أن تحل محل بعض المواد البلاستيكية. تدير شركة صغيرة تسمى مواد المانجو. المانجو هي فاكهةها المفضلة. وتأمل أن يبدو اسم شركتها مختلفًا عن شركات التكنولوجيا الأخرى في منطقة الخليج.
قال مورس: "لسنا شركة ناشئة نموذجية في وادي السليكون ، نحن ننتج البوليمرات في محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، ولسنا مجموعة من الأشخاص الذين يرمزون في مرآب".
لذا ، كيف تصنع البلاستيك الحيوي في محطة معالجة مياه الصرف الصحي؟
قالت مورس أنها بدأت عندما كانت في المدرسة الابتدائية. ذهبت إلى حوض السمك وتعثرت في معرض ، وهو محاكاة للنفايات البلاستيكية العائمة في المحيط.
وتذكرت: "هناك سمكة ضخمة مثل هيكل بقذائف البطلينوس ، تمامًا مثل بلاستيك رغوة ماكدونالدز. لقد أذهلتني ، خائفة تمامًا. لقد غيّر هذا المعرض حياتي. أعتقد أنه أمر سخيف. أريد تغييره."
ونتيجة لذلك ، يسعى مورس إلى تحقيق حلمه وحصل على الدكتوراه. في الهندسة البيئية من جامعة ستانفورد. في مؤتمر علمي في عام 2006 ، التقت بمهندسة شابة أخرى ، آن شاور جيمينيز. قال شاوير - جيمينيز: "لا أعتقد أننا سنبدأ في الحديث عن كيفية القيام بذلك حتى الساعة الرابعة صباحًا"
العملية هي استخدام البكتيريا في صناعة البوليمرات الحيوية.
تستطيع بعض البكتيريا أن تتغذى على الميثان وتصنع البوليمرات الحيوية الخاصة بها ، خاصة إذا أطعمتها جيدًا ، فإنها ستنتج وتراكم المزيد من البوليمرات الحيوية. "إذا حصلنا على الدهون من تناول الكثير من الآيس كريم أو الشوكولاتة ، فإن الدهون في أجسامنا سوف تتراكم ، وكذلك البكتيريا" ، يشرح مورس
لتصنيع البوليمرات الحيوية ، تحتاج البكتيريا إلى الكثير من الطعام. لهذا السبب قامت مواد المانجو ببناء موقع في محطة معالجة مياه الصرف الصحي تسمى مياه وادي السيليكون النظيفة في ريدوود ، كاليفورنيا ، بالقرب من خليج سان فرانسيسكو. تدعم الشركة مؤسسات مثل مؤسسة العلوم الوطنية.
الشوائب في مياه الصرف الصحي ، أو على الأقل غاز الميثان من مياه الصرف الصحي ، هي أغذية بكتيرية. تقوم محطات المعالجة عادة بحرق الميثان أو تصريفه مباشرة في الهواء. الميثان هو غاز دفيئة قوي ، عندما يتم تصريفه في الغلاف الجوي ، سوف يسبب الاحترار العالمي. مواد المانجو تغذيها للبكتيريا.
تكتمل هذه العملية في خزان تخمير ، بجوار خزان فولاذي كبير مليء بمياه الصرف الصحي. أظهر مهندس المانجو Allison pieja اختراعه: يبدو وكأنه برميل بيرة كبير به أنبوب فيه ، مثل قطرة في الوريد. وقالت "هذا هو المكان الذي تحدث فيه المعجزات"
قال أليسون بيجا ، عالم الأحياء الدقيقة في المانجو: "نضيف باستمرار الميثان والأكسجين إلى جهاز التخمير ونضع" الصلصة السرية "في جهاز التخمير وفقًا لطريقة نمو البكتيريا".
"الصلصة السرية" هي مادة مضافة طورها الفريق للحفاظ على هذه العملية.
في النهاية ، عندما تم تسمين البكتيريا ، فتح الفريق جهاز التخمير للحصول على البوليمرات الحيوية. يجففونه ويحولونه إلى كرة.
حتى الآن ، قاموا بشحن ما يقرب من 2000 رطل من البوليمرات الحيوية إلى الشركات المهتمة. سوقهم الرئيسي المستهدف هو المنسوجات ، على الرغم من أنهم يقولون أن البوليمرات الحيوية يمكن استخدامها أيضًا للتغليف.
يمكن استخدام هذه البوليمرات الحيوية لإنتاج خيوط حريرية ملونة تشبه وتشبه "البلاستيك" مثل ألياف البوليستر. ومن المؤمل أن يتم نسج هذا البوليمر الحيوي في الملابس ليحل محل البلاستيك في المنسوجات.
كم من الملابس المصنوعة من البوليمر الحيوي. يعمل فريق Mango مع العديد من الشركات لاختبار فعالية البوليمرات الحيوية الخاصة بهم على المنسوجات. حقوق الصورة: Chris Joyce / NPR
مساوئ البوليمرات الحيوية
قال شاور جيمينيز أن مثل هذه الملابس يمكن أن تكون قابلة للتحلل ، الأمر الذي يخيف الناس: "يا إلهي ، هل تخطط لصنع ملابس سباحة بموادك؟ أنا ذاهب إلى المحيط ، فسوف يحللني جسدي!" قلت: "لا ، لا ، ليس الأمر كذلك ".
للتدهور ، تحتاج البوليمرات الحيوية إلى درجة الحرارة المناسبة والبكتيريا المقابلة لهضمها ، وتتطلب عملية التحلل تعرضًا مستمرًا لأسابيع أو شهور. يقر مورس أنه سيستغرق وقتًا أطول إذا لم تكن الظروف مناسبة ، كما هو الحال في صحراء أريزونا الجافة أو قاع المحيط.
هذا عيب البوليمرات الحيوية حتى الآن ، وبعض التحلل البيولوجي ليس بالسرعة التي وعدوا بها.
قام جون وينشتاين ، أستاذ علم الأحياء بجامعة كاسل بجنوب كارولينا ، بوضع أكياس مصنوعة من بوليمر الذرة في الأراضي الرطبة ووجد أنها تتحلل ببطء أكبر من الأكياس البلاستيكية العادية. قال عن المواد البلاستيكية الحيوية: "لقد صنعت مادة جديدة ، ولكن كيف تعطلت؟ لقد تفاجأت".
قال راماني نارايان ، مهندس كيميائي وخبير بلاستيك حيوي في جامعة ولاية ميشيغان: "كل شيء يتعلق بالظروف البيئية". "كلما طال التحلل البيولوجي ، زادت فترة بقاء النفايات. خلال هذه الفترة ، سيكون لها تأثير سلبي خطير على البيئة. التأثير ، هذا شيء يحتاج إلى دراسة متأنية."
يقول فريق Mango Materials أن موادهم عبارة عن بوليمر حيوي على شكل بولي هيدروكسي ألكانات أو PHA. على عكس معظم البوليمرات الحيوية ، لا يتطلب إعادة التدوير. في ظل الظروف المناسبة ، سيكون جاهزًا في غضون شهر أو شهرين. يمكن أن تتحلل بيولوجيًا. تخضع منتجاتهم حاليًا لاختبار مستقل لتأكيد ذلك.
يعترف مورس بأنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لتمهيد الطريق للبوليمرات الحيوية. وحثت الناس على استخدام مواد بلاستيكية أقل وإعادة استخدام الأشياء بدلاً من التخلص منها. لكنها تسعى لتحقيق حلم طفولتها - للعثور على شيء أفضل من البلاستيك.
"لن نفعل ذلك ما لم نكن مقتنعين بأن هذا حل لمشكلة عالمية ضخمة."
التلوث البلاستيكي: كيف يتم حله؟
في الوقت الحاضر ، لا يزال البلاستيك ضروريًا في حياتنا ، ولكن بسبب تدهوره البطيء ، أدى إلى سلسلة من التلوث البيئي. لحل هذه المشكلة ، نحتاج إلى أن نتمكن من إعادة تدوير البلاستيك في حياتنا.
ثانيًا ، مع تطور العلم والتكنولوجيا ، قد يجد الناس طرقًا لتقليل التلوث أو إنتاج مواد حيوية جديدة بدلاً من البلاستيك من الكائنات الحية الدقيقة في الطبيعة.
بغض النظر عن الطريقة ، من المهم أن تكون مواتية للبيئة والتنمية البشرية.
<احصل على="" إعادة="" التدوير="" ،="" وحلول="" الإمداد="" المهنية="" لإعادة="" تدوير="" البلاستيك="" ،="">http://www.get-recycling.com />
<حل إعادة="" تدوير="" زجاجات="" pet="" ،="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp؟id=12 >
<حل إعادة="" تدوير="" زجاجات="" hdpe="" pp="" ،="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp؟id=11 >
<حل إعادة="" تدوير="" أفلام="" ldpe="" ،="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp؟id=8 >
