Является ли биоремедиация эффективным способом обеззараживания нашей планеты?
5. Что такое биоремедиация?
Биоремедиация - это метод обращения с отходами, который использует живые организмы, называемые биоремедиаторами, для нейтрализации, расщепления или удаления загрязняющих веществ с загрязненного участка. EPA определяет биоремедиацию как “лечение, при котором используются природные организмы для расщепления опасных веществ на менее токсичные или нетоксичные вещества”. Биоремедиация может быть проведена на месте загрязнения, известном как на месте биоремедиация или она может быть проведена на другом участке после сбора отходов на отдельном участке обработки для биоремедиации. Процесс биоремедиации может происходить естественным путем или может нуждаться в стимулировании с добавлением кислорода и удобрений.
4. Используемые методы
В технике биоремедиации in situ обеззараживание участка осуществляется эндогенными микробными популяциями участка. Микробы, населяющие это место, уже адаптированы к органическим химическим отходам и, таким образом, способны разлагать отходы посредством различных биохимических реакций, выполняемых ими. Иногда, когда определенные факторы, такие как кислород или минеральные питательные вещества, становятся ограничивающими, микробы могут быть не в состоянии выполнять свои функции по биоремедиации. Однако при таких обстоятельствах к ограничивающим факторам добавляются сайт, процесс, известный как усиленная биоремедиация, чтобы стимулировать новый виток микробной активности. Использование насосов и воздуходувок для создания вакуума в почве и вдувания воздуха в пустое пространство для снабжения микробов кислородом называется биовентиляцией. При поступлении свежего воздуха микробы возобновляют свою деятельность по биоремедиации, расщепляя большое количество органических отходов. Биоремедиация Ex-situ осуществляется с помощью различных методов, таких как компостирование, "обработка земли" или с использованием наземных биореакторов. Надземные биореакторы, основанные на той же технологии, что и простая ферментация, используются для обработки загрязненной почвы или воды. Другими методами, используемыми при биоремедиации, являются фиторемедиация (при этом растения поглощают загрязняющие вещества из почвы и метаболизируют загрязняющие вещества в своих тканях), биологическое выщелачивание (металлы извлекаются из их руд микробами), и ризофильтрация (прохождение воды через массу корней, чтобы позволить корням поглощать загрязняющие вещества, содержащиеся в воде).
3. Успехи
Биоремедиация была наиболее успешной при ликвидации разливов нефти в океанах. Например, разлив нефти компании Exxon Valdez в 1989 году на Аляске привел к выбросу в пролив Принс-Уильям-Саунд от 11 до 38 миллионов галлонов сырой нефти, что серьезно затронуло 350 миль береговой линии в регионе. Одним из важных способов ликвидации разлива нефти стало использование усовершенствованных методов биоремедиации in situ, при которых удобрения добавлялись для обеспечения питательными веществами микробов при очистке разлива нефти за счет их метаболического действия. Супербактерии (в отличие от устойчивых к лекарствам микробов) также были созданы учеными, первый из которых был разработан в лаборатории индийско-американским ученым Анандой Моханом Чакрабарти в 1970-х годах. Эти супербактерии представляют собой микроорганизмы, которые были генетически преобразованы, чтобы наделить их генами, которые помогают этим микробам расщеплять токсичные сложные углеводороды, такие как те, которые содержатся в разливах нефти, на менее вредные вещества. В 1980 году Чакрабарти получил патент на свой “супербактерий”, это был первый патент, когда-либо выданный на генно-инженерный организм. При попадании в природную среду, где произошли разливы нефти, эти супербактерии могли бы сыграть жизненно важную роль в очистке территории.
2. Неудачи
Биоремедиация - это новая технология, которая только зарождается. Успешная программа биоремедиации требует специалистов из различных дисциплин, таких как микробиология, инженерия, геология и почвоведение, для инициирования, выполнения и завершения успешной программы биоремедиации. Однако на данный момент существует нехватка достаточного количества персонала, который был бы достаточно хорошо обучен для выполнения процедур биоремедиации. Кроме того, поскольку эта технология не связана с какими-либо прибыльными конечными продуктами, инвестиции в исследования и разработки в области биоремедиации идут медленно. Необходимы более интенсивные исследования для получения микробов, которые более эффективно разлагают очень сложные углеводороды, но финансирование в этом секторе скудное. Кроме того, каждый полигон отходов имеет свои собственные требования, и поэтому программа биоремедиации должна быть эффективно адаптирована для каждого полигона, что опять же требует достаточных человеческих ресурсов, времени и финансирования.
1. Что ждет нас в будущем?
Чтобы биоремедиация стала более популярной, вышеупомянутые ограничивающие факторы должны исчезнуть. Потребность в биоремедиации как никогда остра в современном мире, где загрязнение окружающей среды, связанное с накоплением большого количества отходов на поверхности Земли, и разливы нефти, покрывающие океаны, приводят к массовой гибели флоры и фауны и отрицательно сказываются на здоровье человека. При таких обстоятельствах биоремедиация обещает естественное и эффективное решение проблемы, и есть надежда, что в будущем эта технология будет использоваться в более широких масштабах для очистки токсичных отходов на Земле.
