V posledních letech si lidé stále více uvědomují význam ekologického prostředí a uvědomují si, že hospodářského rozvoje nelze dosáhnout za cenu ekologického prostředí, protože přírodní prostředí je materiálním základem pro přežití a reprodukci člověka a ochranu a zlepšení přírodního prostředí je předpokladem pro přežití a rozvoj člověka.
Podle studie zveřejněné ve vědeckých zprávách 19. března 2020 může otevření plastových obalů (například čokoládových plastových sáčků a lahví) v každodenní práci produkovat malé množství malých plastových částic kratších než 5 mm, jmenovitě mikroplastů.
V současné době výzkum nebyl jasný o rizicích a možné toxicitě, kterou přinášejí a jak jsou absorbovány lidmi, a další výzkum je nutný pro lidské bytosti.
Z výše uvedeného výzkumu mohou každodenní plasty přinést mikroplasty, které mohou být zdraví škodlivé. Nicméně, tam je více diskuse o plastech.
Dnes budeme hovořit o vztahu mezi plasty a mikroorganismy, jedním z hlavních znečištění životního prostředí, a diskutovat o tom, jak pomocí mikroorganismů vyřešit problém znečištění plasty. Doufáme, že tento dokument bude inspirací pro příslušná průmyslová odvětví a vědecké a technologické odborníky a čtenářům připomene, aby věnovali pozornost ochraně životního prostředí.
Výhody a nevýhody plastů
V padesátých letech 20. století, s nástupem „plastikové doby“, prošla stavební technologie ohromnými změnami. Rozvoj průmyslu fosilních paliv přinesl širokou škálu plastů, od izolačních materiálů přes mechanické materiály až po povlaky, všechny druhy materiálů se změnily. V dnešní době jsou plasty stále všudypřítomnou součástí každého stavebního prvku.
Není to jen architektura, je to vlastně všude plast. Plast lze nalézt v oblečení, které nosíme, v domech, ve kterých žijeme, a v autech, která řídíme. Plast lze nalézt také v televizi, kterou sledujeme, v počítačích, které používáme, a nástrojích, které používáme. Lidé používají plastové výrobky na různých místech, aby byl život pohodlnější, bezpečnější a zábavnější.
Ve skutečnosti však surovina z plastů pochází hlavně z ropy nebo zemního plynu, což způsobí mnoho problémů. Například zdroje ropy jsou velmi omezené. Například v procesu těžby a rafinace oleje je velmi snadné způsobit znečištění. Kromě standardního znečištění způsobeného těžebním a rafinačním procesem existuje v roce 2010 riziko závažných ekologických škod, jako je obrovské úniky ropy podél pobřeží Mexického zálivu.
Na druhou stranu se při výrobě plastů uvolňují toxické chemikálie. Spolu s výrobou plastů vznikne spousta škodlivých chemikálií a potom nevyhnutelně pronikne a zničí náš ekosystém vodou, půdou a vzduchem. Mnoho z těchto chemikálií jsou perzistentní organické znečišťující látky, jeden z nejničivějších toxinů na Zemi.
A co víc, plasty se obtížně rozkládají. Některé plastové sáčky a láhve mohou projít stovky, tisíce nebo dokonce miliony let bez degradace, protože většina mikroorganismů v přírodě nepoužívá plast jako jídlo, takže jej nerozloží.
Některé nově objevené mikroby nám však mohou tento problém vyřešit.
Nové bakterie pomáhají degradovat plasty
Polystyren je klíčovou součástí jednorázových plastových výrobků, jako jsou jednorázové šálky, nádobí, hračky a obalové materiály. V současné době exponenciálně roste výroba a spotřeba polystyrenu v různých průmyslových odvětvích, což představuje velkou hrozbu pro životní prostředí a nízká účinnost využití odpadu tento problém ještě zhoršuje.
Podle statistik Organizace spojených národů se na světě ročně vyprodukuje asi 300 milionů tun plastového odpadu, z čehož je recyklováno pouze asi 10%. Odhaduje se, že Indie ročně spotřebuje asi 16,5 milionu tun plastu. AIPMA odhaduje, že plastikářský průmysl produkuje asi 14 milionů tun polystyrenu, z nichž všechny jsou nerozložitelné.
Nedávno indický premiér oznámil, že do roku 2022 se již v Indii nebudou používat jednorázové plastové výrobky, což představuje pětinu denních plastových výrobků, takže tato iniciativa bude mít v Indii velký význam.
V poslední době však tým Richa priyadarshini z univerzity SHIV nadar ve Velké Noidě v Uttarpradéši v Indii objevil dva druhy „jedlých plastových“ bakterií z mokřadů v Grand Noida, které mohou poskytnout environmentální alternativu k řešení krize plastického znečištění.
Dvě bakterie izolované týmem jsou kmen exlibobakterium drll a kmen exiguobacterium undae dr14. Výzkum ukazuje, že mají potenciál rozložit polystyren.
"Naše data ukazují, že extrémofilní bakterie, exiguobaktérie, mohou degradovat polystyren a mohou být dále použity ke snížení znečištění životního prostředí plasty," uvedl priyadarshini.
„Mokřady jsou jedním z nejrozmanitějších stanovišť pro mikroorganismy, ale jsou relativně neprozkoumané,“ uvedl priyadarshini. Proto jsou tyto ekosystémy ideálním místem pro izolaci bakterií novými biotechnologickými aplikacemi. "
Polystyren má polymerní strukturu s vysokou molekulovou hmotností a dlouhým řetězcem a má dobré vlastnosti proti degradaci. Proto podle průzkumu v časopise RSC přetrvávají v prostředí.
Tým zjistil, že když dvě izolované bakterie přišly do styku s plastem (polystyren), použily jej jako zdroj uhlíku a použily jej k výrobě biofilmů. To mění fyzikální vlastnosti polystyrenu a začíná proces přirozené degradace. Pak mohou bakterie zničit polymerní řetězec uvolněním hydrolázy.
V současné době se tým snaží vyhodnotit metabolický proces těchto kmenů za účelem jejich využití v environmentální bioremediaci.
„Když jsme dělali vědecký výzkum na mokřadech kampusu, nechtěně jsme našli bakterie v„ jedlém plastu “,“ řekl rupamanjari Ghosh, viceprezident univerzity SHIV nadar. Toto je relativně ideální řešení pro přerušení přirozené degradace plastů a provedení biologické degradace. "
Priyadarshini dodal: „Prozkoumali jsme pouze tuto oblast, abychom pochopili bakteriální druhy v těchto oblastech, ale nakonec jsme izolovali mnoho bakteriálních druhů s jedinečným využitím.“
Poukázala na to, že objevem nových kmenů s biologickou rozložitelností plastů mohou být objeveny také nové enzymy a potenciální metabolické cesty, které přispějí k budoucí bioremediaci.
Vědci poukazují na to, že obě bakterie mohou vytvářet biofilmy na povrchu polystyrenu. Biofilm je soubor bakteriálních buněk ve formě agregační komunity, aby se dosáhlo velmi vysoké buněčné hustoty, což vede k tomu, že enzymy degradující polymery hrají silnější roli.
Priyadarshini řekl: „polystyren se obtížně rozkládá. Před biodegradací je nutná určitá forma předúpravy, jako je chemická, tepelná a fotooxidace.“
Dr11 a dr14 mohou nejen vytvářet biofilm na neupraveném polystyrenu, ale také degradovat nemodifikované plasty.
Priyadarshini také uvedl: „v posledních letech se výrazně zvýšila závislost lidí na plastových výrobcích, což vedlo k velkému množství akumulace plastů v životním prostředí a má negativní dopad na ekosystém. Proto lidé potřebují udržitelné metody degradace plastů. "
Kromě snahy o degradaci plastů existuje mnoho lidí, kteří hledají nové materiály, které mohou plasty nahradit a degradovat.
Zleva doprava: Anne Schauer Gimenez, Allison pieja a Molly Morse z mango materiálů. Vedle nich je fermentační nádrž biopolymeru čistírny odpadních vod v blízkosti San Francisco Bay, která poskytuje bakteriím metan, který potřebují k výrobě bioplastů. Zdroj fotografie: Chris Joyce / NPR
Biopolymery nahrazující plasty
Silicon Valley start-up se snaží extrahovat plast z oblečení a pak přidat něco jiného, biologicky rozložitelný polymer, který nahrazuje plast.
Polymer je molekula s dlouhým řetězcem složená z mnoha stejných jednotek. Tento druh materiálu je často odolnější a pružnější. Plast je polymer vyrobený z ropných produktů. V přírodě se však často objevují biopolymery, jako je celulóza ve dřevě nebo hedvábí bource morušového. Od plastů se liší tím, že je lze rozložit na přírodní látky.
Molly Morse doufá, že vytvoří biopolymery, které nahradí některé plasty. Provozuje malou společnost s názvem mango materiály. Mango je její oblíbené ovoce. Doufá, že její název bude znít jinak než jiné technologické společnosti v oblasti zálivu.
"Nejsme typický startup Silicon Valley, vyrábíme polymery v čistírně odpadních vod, nejsme banda lidí kódujících v garáži," řekla Morse
Jak tedy vyrábí bioplasty v čistírně odpadních vod?
Morse řekla, že to začalo, když byla na základní škole. Šla do akvária a narazila na výstavu, simulaci plastového koše plovoucího v oceánu.
Vzpomněla si: „Existuje super obrovská ryba jako struktura s mušlemi, stejně jako pěnové plasty McDonalds. Byl jsem vyděšený, úplně vyděšený. Tato výstava změnila můj život. Myslím, že je směšné. Chci to změnit.“
Jako výsledek, Morse sleduje svůj sen a získal svůj Ph.D. v environmentálním inženýrství ze Stanfordské univerzity. Na vědecké konferenci v roce 2006 se setkala s další mladou inženýrkou, Anne Schauer Gimenez. „Nemyslím si, že začneme mluvit o tom, jak to udělat, až kolem 4. hodiny ráno,“ řekl Schauer - Gimenez
Procesem je použití bakterií k výrobě biopolymerů.
Některé bakterie jsou schopny se živit metanem a vyrobit si vlastní biopolymery, zvláště pokud je dobře krmíte, budou produkovat a hromadit více biopolymerů. "Pokud dostaneme tuk po jídle příliš mnoho zmrzliny nebo čokolády, pak se tuk v našich tělech hromadí a stejně tak bakterie," vysvětluje Morse.
K výrobě biopolymerů potřebují bakterie hodně jídla. Proto mango materiály vybudovalo místo v čistírně odpadních vod zvané Čistá voda v Silicon Valley v Redwood v Kalifornii poblíž San Francisco Bay. Společnost je podporována institucemi, jako je National Science Foundation.
Nečistoty v odpadních vodách nebo alespoň metanový plyn z odpadních vod jsou bakteriálními potravinami. Čistírny obvykle metan spálí nebo vypustí přímo do vzduchu. Metan je silný skleníkový plyn, když je vypuštěn do atmosféry, způsobí globální oteplování. Mango materiály to živí bakteriemi.
Tento proces je ukončen ve fermentační nádrži, která je vedle velké ocelové nádrže naplněné odpadními vodami. Inženýr Mango Allison pieja předvedl svůj vynález: vypadá to jako velký pivní sud s trubicí, jako kapka žíly. „Tady se dějí zázraky,“ řekla
"Neustále přidáváme do fermentoru metan a kyslík a do fermentoru vkládáme naši" tajnou omáčku "podle toho, jak bakterie rostou," řekl Allison pieja, mikrobiolog z manga
„Tajná omáčka“ je přísada vyvinutá týmem k udržení tohoto procesu.
Když byly bakterie vykrmeny, tým otevřel fermentor, aby získal biopolymery. Vysuší to a promění jej v kouli.
Doposud dodaly téměř 2000 liber biopolymerů zainteresovaným společnostem. Jejich hlavním cílovým trhem jsou textilie, ačkoli se říká, že biopolymery lze také použít pro balení.
Tyto biopolymery lze použít k výrobě barevných hedvábných nití, které vypadají a působí jako „plasty“ jako polyesterová vlákna. Doufáme, že tento biopolymer bude tkán v oděvu, aby nahradil plasty v textiliích.
Rukávy z biopolymeru. Tým Mango spolupracuje s několika společnostmi na testování účinnosti jejich biopolymerů na textilu. Obrazový kredit: Chris Joyce / NPR
Nevýhody biopolymerů
Schauer-Gimenez řekl, že takové oblečení bude degradovatelné, což lidi děsí: „Ach můj bože, plánuješ si plavat se svými materiály? Jdu do oceánu, biodegraduje mě Tělo!“ Řekl jsem: „Ne, ne, není to tak. '“
K degradaci potřebují biopolymery správnou teplotu a odpovídající bakterie, aby je mohly trávit, a proces rozkladu vyžaduje nepřetržitou expozici po týdny nebo měsíce. Morse uznává, že to nebude trvat déle, nebudou-li podmínky vhodné, například v suché arizonské poušti nebo v oceánském dně.
To je dosud nevýhodou biopolymerů a část biodegradace není tak rychlá, jak slíbili.
John Weinstein, profesor biologie na Castle University v Jižní Karolíně, umístil vaky z kukuřičného polymeru do mokřadů a zjistil, že se degradují pomaleji než běžné plastové sáčky. „Vytvořil jsi nový materiál, ale jak se to rozpadlo? Byl jsem překvapen,“ řekl o bioplastech.
"Je to všechno o podmínkách prostředí," řekl Ramani Narayan, chemický inženýr a odborník na bioplasty na Michiganské státní univerzitě. "Čím delší je biologická degradace, tím déle bude odpad existovat. Během tohoto období bude mít vážný negativní dopad na životní prostředí. Dopad, to je něco, co je třeba pečlivě zvážit."
Tým Mango Materials říká, že jejich materiál je biopolymer ve formě polyhydroxyalkanoátu nebo PHA. Na rozdíl od většiny biopolymerů nevyžaduje recyklaci. Za vhodných podmínek bude připraven za měsíc nebo dva. Lze biodegradovat. Jejich výrobky v současné době procházejí nezávislým testováním, aby to potvrdily.
Morse uznává, že zbývá ještě mnoho práce na přípravě cesty pro biopolymery. Naléhala na lidi, aby místo toho, aby je vyhazovali, použili méně plastů a znovu použili předměty. Ale sleduje dětský sen - najít něco lepšího než plast.
"Neuděláme to, dokud nebudeme přesvědčeni, že se jedná o řešení obrovského globálního problému."
Plastové znečištění: jak to vyřešit?
V současnosti je plast v našem životě stále nezbytný, ale kvůli jeho pomalé degradaci vedl k řadě znečištění životního prostředí. Abychom tento problém vyřešili, musíme být schopni recyklovat plasty v našem životě.
Za druhé, s rozvojem vědy a techniky mohou lidé najít způsoby, jak snížit znečištění nebo vyrobit nové biomateriály místo plastů z mikroorganismů v přírodě.
Bez ohledu na to, jak je důležité, je důležité vést k životnímu prostředí a lidskému rozvoji.
<řešení pro="" recyklaci="" pet="" lahví,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=12 >
<řešení pro="" recyklaci="" lahví="" hdpe="" pp,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=11 >
<řešení pro="" recyklaci="" filmu="" ldpe,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=8 >
