През последните години хората все повече осъзнават значението на екологичната среда и осъзнават, че икономическото развитие не може да бъде постигнато с цената на екологичната среда, тъй като естествената среда е материалната основа за оцеляване и възпроизводство на човека и защитата и подобряването на природната среда е предпоставка за оцеляване и развитие на човека.
Според проучване, публикувано в научни доклади на 19 март 2020 г., отварянето на пластмасови опаковки (като шоколадови пластмасови торбички и бутилки) при ежедневна работа може да произведе малко количество малки пластмасови частици с дължина, по-малка от 5 мм, а именно микропластика.
Понастоящем изследването не е ясно за рисковете и възможната токсичност, която носят и как те се поглъщат от хората, а следващите изследвания са необходими за хората.
От горните изследвания ежедневните пластмаси могат да донесат микропластици, които могат да бъдат вредни за здравето. Все пак има повече спорове относно пластмасите.
Днес ще говорим за връзката между пластмасата и микроорганизма, едно от основните замърсявания на околната среда, и ще обсъдим как да използваме микроорганизма за решаване на проблема с замърсяването с пластмаса. Надяваме се, че този документ ще даде някакво вдъхновение на съответните индустрии и научни и технологични практици и ще напомни на читателите да обърнат внимание на опазването на околната среда.
Предимства и недостатъци на пластмасата
През 50-те години, с настъпването на "пластмасовата ера", строителната технология претърпя огромни промени. Развитието на индустрията за изкопаеми горива донесе широка гама от пластмаси, от изолационни материали до механични материали до покрития, всички видове материали са променени. Днес пластмасите все още са повсеместна част от всеки строителен компонент.
Това не е само архитектура, а всъщност е пластмаса навсякъде. Пластмасата може да се намери в дрехите, които носим, къщите, в които живеем, и колите, които караме. Пластмасата може да се намери и в телевизора, който гледаме, компютрите, които използваме, и инструментите, които използваме. Хората използват пластмасови изделия на различни места, за да направят живота по-удобен, по-безопасен и приятен.
Но всъщност суровината на пластмасата идва основно от нефт или природен газ, което ще доведе до много проблеми. Например, петролните ресурси са много ограничени. Например, в процеса на добив и рафиниране на петрола е много лесно да се предизвика замърсяване. В допълнение към стандартното замърсяване, причинено от процеса на добив и рафиниране, съществува потенциал за големи екологични щети, като например масовото разливане на нефт по крайбрежието на Персийския залив през 2010 г.
От друга страна, токсичните химикали се отделят по време на производството на пластмаси. Много вредни химикали ще бъдат произведени заедно с производството на пластмаси и след това неизбежно ще влязат и унищожат нашата екосистема чрез вода, почва и въздух. Много от тези химикали са устойчиви органични замърсители, един от най-разрушителните токсини на земята.
Нещо повече, пластмасите трудно се разграждат. Някои пластмасови торбички и бутилки могат да преминат стотици, хиляди или дори милиони години без разграждане, тъй като повечето микроорганизми в природата не използват пластмасата като храна, така че няма да я разлагат.
Въпреки това, някои нови микроби, открити наскоро, могат да ни помогнат да решим този проблем.
Новите бактерии помагат на пластмасата да се разгради
Полистиролът е ключов компонент на пластмасовите изделия за еднократна употреба като чаши за еднократна употреба, съдове за хранене, играчки и опаковъчни материали. Понастоящем производството и потреблението на полистирол в различни отрасли нарастват експоненциално, което представлява голяма заплаха за околната среда, а ниската ефективност на оползотворяването на отпадъците утежнява този проблем.
Според статистиката на ООН всяка година в света се произвеждат около 300 милиона тона пластмасови отпадъци, само около 10% от които се рециклират. Изчислено е, че Индия консумира около 16,5 милиона тона пластмаса годишно. AIPMA изчислява, че пластмасовата промишленост произвежда около 14 милиона тона полистирол, като всички те са неразградими.
Наскоро министър-председателят на Индия обяви, че до 2022 г. в Индия вече няма да се използват пластмасови изделия за еднократна употреба, които представляват една пета от ежедневните пластмасови изделия, така че тази инициатива ще има голямо значение в Индия.
Наскоро обаче екипът на Richa priyadarshini от университета SHIV nadar в Гранд Нойда, Утар Прадеш, Индия, откри два вида "ядливи пластмасови" бактерии от влажните зони в Гранд Нойда, които могат да осигурят екологична алтернатива за решаване на кризата с замърсяване с пластмаса.
Двете бактерии, изолирани от екипа, са щамът exiguobacterium dr11 и щамът exiguobacterium undae dr14. Изследването показва, че те имат потенциала да разлагат полистирола.
"Нашите данни показват факта, че екстремофилните бактерии, exiguobacterium, могат да разграждат полистирола и могат да бъдат използвани по-нататък за намаляване на замърсяването в околната среда, причинено от пластмаса", каза priyadarshini
„Влажните зони са едно от най-разнообразните местообитания на микроорганизми, но те са сравнително неизследвани“, каза приядаршини. Следователно тези екосистеми са идеални места за изолиране на бактерии с нови биотехнологични приложения. "
Полистиролът има високо молекулно тегло и дълга верижна полимерна структура и има добри характеристики срещу разграждане. Ето защо те продължават да съществуват в околната среда, сочат проучвания, публикувани в списанието RSC.
Екипът откри, че когато двете изолирани бактерии влязат в контакт с пластмаса (полистирол), те я използват като източник на въглерод и я използват за направата на биофилми. Това променя физичните свойства на полистирола и започва естествен процес на разграждане. Тогава бактериите могат да унищожат полимерната верига чрез освобождаване на хидролаза.
В момента екипът се опитва да оцени метаболитния процес на тези щамове, за да ги използва в биоремедиацията на околната среда.
„Когато правехме научни изследвания на влажните зони в кампуса, по невнимание открихме бактерии в„ ядлива пластмаса “, казва rupamanjari Ghosh, вицепрезидент на университета SHIV nadar. Това е сравнително идеално решение за прекъсване на естественото разграждане на пластмасите и за биоразграждане. "
Приядаршини добави: „Ние първоначално проучихме района само за да разберем бактериалните видове в тези райони, но в крайна сметка изолирахме много бактериални видове с уникална употреба“.
Тя посочи, че с откриването на нови щамове с биоразградимост на пластмасите могат да бъдат открити и нови ензими и потенциални метаболитни пътища, които ще допринесат за бъдещата биоремедиация.
Изследователите посочват, че и двете бактерии могат да изграждат биофилми на повърхността на полистирола. Биофилмът е съвкупност от бактериални клетки, под формата на обща агрегация, за постигане на много висока клетъчна плътност, което води до разграждане на полимерите ензими, които да играят по-силна роля.
Приядаршини каза: "Полистиролът е труден за разграждане. Преди биоразграждането се изисква някаква форма на предварителна обработка, като химическа, термична и фотоокисляване."
Dr11 и dr14 могат не само да образуват биофилм върху необработен полистирол, но и да разграждат немодифицираните пластмаси.
Приядаршини каза още: „през последните години зависимостта на хората от пластмасовите изделия значително се увеличи, което доведе до голямо количество натрупване на пластмаса в околната среда и има отрицателно въздействие върху екосистемата. Следователно хората се нуждаят от устойчиви методи за разграждане на пластмасата. "
Освен че се опитват да деградират пластмаса, има много хора, които търсят нови материали, които могат да заменят пластмасата и да ги деградират.
Отляво надясно: An Schauer Gimenez, Allison pieja и Molly Morse от материали за манго. До тях е резервоарът за биополимерна ферментация на пречиствателната станция в близост до залива Сан Франциско, който осигурява на бактериите метана, който им е необходим за производството на биопластика. Източник на снимки: Крис Джойс / NPR
Биополимери за заместване на пластмаси
Стартиране на Silicon Valley се опитва да извлече пластмаса от дрехите и след това да добави нещо друго, биоразградим полимер, който замества пластмасата.
Полимерът е молекула с дълга верига, съставена от много еднакви единици. Този вид материал често е по-траен и еластичен. Пластмасата е полимер, изработен от петролни продукти. В природата обаче често се появяват биополимери като целулоза в дърво или коприна от копринени червеи. Те се различават от пластмасите по това, че могат да се разлагат в естествени вещества.
Моли Морс се надява да направи биополимери, които могат да заменят някои пластмаси. Тя ръководи малка компания, наречена материали за манго. Манго е любимият й плод. Тя се надява името на компанията й да звучи различно от другите технологични компании в района на залива.
"Ние не сме типичен стартъп в Силиконовата долина. Ние произвеждаме полимери в пречиствателна станция за отпадни води. Не сме куп хора, кодиращи в гараж", каза Морзе
И така, как прави биопластика в пречиствателна станция за отпадни води?
Морс каза, че това е започнало още когато е била в основно училище. Тя отиде в аквариум и се натъкна на изложба, симулация на пластмасов боклук, плаващ в океана.
Тя припомни: "Има супер огромна риба като структура с миди, точно като пенестата маса McDonalds. Бях стреснат, напълно уплашен. Тази изложба промени живота ми. Смятам, че е смешно. Искам да го променя."
В резултат Морзе преследва мечтата си и е получил докторска степен. в областта на околната среда инженерство от Станфордския университет. На научна конференция през 2006 г. тя се срещна с друг млад инженер Ан Шауер Гименес. "Не мисля, че ще започнем да говорим как да направим това до около 4 часа сутринта", каза Шауер - Гименес
Процесът е да се използват бактерии за производство на биополимери.
Някои бактерии са в състояние да се хранят с метан и да правят свои собствени биополимери, особено ако ги храните добре, те ще произвеждат и натрупват повече биополимери. „Ако се натрупаме мазнини от яденето на твърде много сладолед или шоколад, мазнините в телата ни ще се натрупат и бактериите“, обяснява Морс
За да направят биополимери, бактериите се нуждаят от много храна. Ето защо материалите от манго са изградили сайт в пречиствателна станция за отпадни води, наречена Силиконова долина чиста вода в Редууд, Калифорния, близо до залива Сан Франциско. Компанията се подкрепя от институции като Националната научна фондация.
Онечистванията в канализацията или поне метанът от канализацията са бактериална храна. Пречиствателните станции обикновено изгарят метана или го изхвърлят директно във въздуха. Метанът е мощен парников газ, когато се изхвърли в атмосферата, той ще предизвика глобално затопляне. Манго материалите го хранят с бактерии.
Този процес е завършен във ферментационен резервоар, който е до голям стоманен резервоар, напълнен с канализация. Манго инженерът Алисън пиежа показа своето изобретение: прилича на голяма бъчва с бира с тръба в нея, като капка във вена. "Тук се случват чудеса", каза тя
"Ние постоянно добавяме метан и кислород към ферментатора и пускаме нашия" секретен сос "във ферментатора според начина, по който растат бактериите", казва Алисън пиджа, микробиолог от манго
"Тайният сос" е добавка, разработена от екипа за поддържане на този процес.
В крайна сметка, когато бактериите се угояват, екипът отваря ферментатора за получаване на биополимери. Изсушават го и го превръщат в топка.
Досега те са превозили близо 2000 паунда биополимери на заинтересовани компании. Основният им целеви пазар е текстил, въпреки че според тях биополимерите могат да се използват и за опаковане.
Тези биополимери могат да бъдат използвани за производството на цветни копринени нишки, които изглеждат и се чувстват като "пластмаса" като полиестерни влакна. Надяваме се, че този биополимер ще бъде вплетен в дрехи, за да замени пластмасите в текстил.
Ръкав с дрехи, изработен от биополимер. Екипът на Mango работи с няколко компании, за да тества ефективността на техните биополимери върху текстил. Кредит за изображение: Крис Джойс / NPR
Недостатъци на биополимерите
Шауер-Хименес каза, че такива дрехи ще бъдат разградими, което уплаши хората: "О, боже, планираш да си направиш бански с материалите си? Отивам в океана, той ще ме разгради с тялото!" Аз казах: "Не, не, не е така. ""
За да се разградят, биополимерите се нуждаят от подходящата температура и съответните бактерии, за да ги смилат, а процесът на разграждане изисква непрекъснато излагане в продължение на седмици или месеци. Морс признава, че ще отнеме повече време, ако условията не са подходящи, например в сухата пустиня в Аризона или на океанското дъно.
Това е недостатък на биополимерите досега и някои биоразграждения не са толкова бързи, колкото обещаха.
Джон Уайнщайн, професор по биология от Касълския университет в Южна Каролина, постави торбички от царевичен полимер във влажни зони и откри, че те се разграждат по-бавно от обикновените пластмасови торбички. "Създадохте нов материал, но как се разруши? Бях изненадан", каза той за биопластиката.
„Всичко е свързано с условията на околната среда“, казва Рамани Нараян, химичен инженер и експерт по биопластика в Мичиганския държавен университет. "Колкото по-дълго е биоразграждането, толкова по-дълго ще съществуват отпадъците. През този период това ще има сериозно отрицателно въздействие върху околната среда. Въздействието, това е нещо, което трябва да се обмисли внимателно."
Екипът на Mango Materials казва, че техният материал е биополимер под формата на полихидроксиалканоат или PHA. За разлика от повечето биополимери, той не изисква рециклиране. При подходящи условия тя ще бъде готова след месец-два. Може да бъде биоразграден. В момента техните продукти преминават независими тестове, за да потвърдят това.
Морс признава, че предстои да се свърши много работа, за да се проправи път към биополимерите. Тя призова хората да използват по-малко пластмасови и да използват повторно вещи, вместо да ги изхвърлят. Но тя преследва детската си мечта - да намери нещо по-добро от пластмаса.
"Няма да направим това, ако не сме убедени, че това е решение на огромен глобален проблем."
Пластично замърсяване: как да го решим?
В момента пластмасата все още е от съществено значение в нашия живот, но поради бавното си разграждане, е довела до серия от замърсяване на околната среда. За да разрешим този проблем, трябва да можем да рециклираме пластмаси в живота си.
Второ, с развитието на науката и технологиите хората могат да намерят начини да намалят замърсяването или да произвеждат нови биоматериали вместо пластмаси от микроорганизмите в природата.
Без значение по кой начин е важно да се благоприятства околната среда и човешкото развитие.
<вземете рециклиране,="" професионални="" доставки="" на="" пластмасови="" решения="" за="" рециклиране,="">http://www.get-recycling.com />
<разтвор за="" рециклиране="" на="" pet="" бутилки,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=12 >
<решение за="" рециклиране="" на="" бутилки="" hdpe="" pp,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=11 >
<решение за="" рециклиране="" на="" филми="" ldpe,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=8 >
