Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στην προστασία του περιβάλλοντος
Πώς οι μικροοργανισμοί καθαρίζουν το περιβάλλον: τα τρία στάδια του βιολογικού καθαρισμού λυμάτων, η αερόβια και η αναερόβια διάσπαση με παραγωγή βιοαερίου, και η διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων από βακτήρια.
Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥΒΙΟΛΟΓΙΑ, ΤΕΥΧΟΣ Β΄ΚΕΦ. 1115 ΛΕΠΤΑ
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Η ρύπανση δεν έχει σύνορα· η Βιοτεχνολογία βοηθά με την επεξεργασία λυμάτων και απορριμμάτων και με τη βιολογική διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων. Η επεξεργασία λυμάτων είναι η πιο διαδεδομένη βιοτεχνολογική διεργασία των ανεπτυγμένων κοινωνιών.
Τα αστικά λύματα έχουν πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη και πολλούς μικροοργανισμούς· τα βιομηχανικά απόβλητα είναι νερό φορτωμένο με παραπροϊόντα της παραγωγής. Στόχος κάθε μεθόδου είναι να γίνουν οι οργανικές ουσίες ακίνδυνες, ώστε το νερό να πάει σε ποτάμια και θάλασσες.
Στις μονάδες βιολογικού καθαρισμού: πρωτογενής επεξεργασία (εσχαρισμός, διήθηση, καθίζηση· η λάσπη γίνεται λίπασμα), δευτερογενής (διάσπαση των οργανικών από μικροοργανισμούς) και τριτογενής (φυσικοχημική μείωση φωσφόρου και νιτρικών, χλωρίωση), που είναι δαπανηρή.
Αερόβια διάσπαση: σε δεξαμενή με αερισμό βακτήρια που φτιάχνουν βλέννη, κυρίως η Zoogloea ramigera, σχηματίζουν συσσωματώματα όπου κολλούν πρωτόζωα. Η οργανική ύλη γίνεται CO₂, αμμωνία και άλατα· στη δευτεροβάθμια δεξαμενή τα συσσωματώματα καθιζάνουν και μέρος τους επιστρέφει για νέο εμβολιασμό.
Αναερόβια διάσπαση: το ίζημα πηγαίνει σε κλειστούς βιοαντιδραστήρες. Πρωτεάσες και λιπάσες διασπούν τα μακρομόρια, ζυμώσεις (κυρίως Clostridium) δίνουν λιπαρά οξέα, οξικό οξύ, H₂ και CO₂, και τα μεθανογόνα βακτήρια (Methanobacterium) παράγουν μεθάνιο, το βιοαέριο, που δίνει ενέργεια στη μονάδα.
Οι κατάλληλοι μικροοργανισμοί συλλέγονται από εδάφη που ήταν καιρό μολυσμένα με τις ουσίες-στόχους και βελτιώνονται στο εργαστήριο (ταχύτερη ανάπτυξη ή αποικοδόμηση) με κλασική Γενετική και ανασυνδυασμένο DNA.
Το πετρέλαιο στη θάλασσα αφανίζει γόνους ψαριών, μειώνει το φυτοπλαγκτόν, περνά τοξικές ουσίες στην τροφική αλυσίδα και πλήττει την αλιεία. Τα απορρυπαντικά το κάνουν γαλάκτωμα και σταματούν τη βιοδιάσπαση. Βακτήρια και μύκητες πάνω από 70 γενών το διασπούν φυσικά, αλλά αργά· η ταχύτητα εξαρτάται από θερμοκρασία, σύσταση του πετρελαίου, O₂ και θρεπτικά.
Η Βιοτεχνολογία επιταχύνει τη διάσπαση προσθέτοντας άζωτο, φωσφόρο και σίδηρο (πρώτη φορά μετά το Exxon Valdez, Αλάσκα 1989) και με βακτήρια που απομονώνονται, πολλαπλασιάζονται ή τροποποιούνται γενετικά· αυτά πρέπει να είναι γενετικά σταθερά, μη παθογόνα και να μη δίνουν τοξικά προϊόντα. Το 1980 ένα βακτήριο που διασπά πετρέλαιο ήταν ο πρώτος οργανισμός με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.
Πρωτογενής επεξεργασία: φυσική απομάκρυνση μεγάλων στερεών (εσχαρισμός, διήθηση) και καθίζηση. Δευτερογενής: μικροοργανισμοί διασπούν τις οργανικές ουσίες, αερόβια ή αναερόβια. Τριτογενής: φυσικοχημική μείωση φωσφόρου και νιτρικών και χλωρίωση· είναι ακριβή και δεν γίνεται παντού.
Τι είναι το βιοαέριο και πώς παράγεται;
Είναι το μεθάνιο που βγαίνει από την αναερόβια διάσπαση σε κλειστές δεξαμενές. Ένζυμα και βακτήρια (κυρίως Clostridium) κάνουν τα μακρομόρια λιπαρά οξέα, οξικό οξύ, H₂ και CO₂, και μεθανογόνα βακτήρια όπως το Methanobacterium φτιάχνουν από αυτά μεθάνιο, που χρησιμοποιείται ως καύσιμο στη μονάδα.
Πώς βοηθά η Βιοτεχνολογία στη διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων;
Με δύο τρόπους: προσθέτει θρεπτικά (άζωτο, φωσφόρο, σίδηρο) ώστε τα βακτήρια της περιοχής να αναπτυχθούν γρηγορότερα, όπως στην Αλάσκα το 1989, και απομονώνει ή τροποποιεί γενετικά βακτήρια που οξειδώνουν τους υδρογονάνθρακες σε CO₂ και νερό. Αντίθετα, τα απορρυπαντικά γαλακτωματοποιούν το πετρέλαιο και σταματούν τη φυσική βιοδιάσπαση.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.