В последние годы люди все больше осознают важность экологической среды и осознают, что экономическое развитие не может быть достигнуто за счет экологической среды, поскольку природная среда является материальной основой для выживания и воспроизводства человека, а также защиты и улучшение природной среды является предпосылкой выживания и развития человека.
Согласно исследованию, опубликованному в научных отчетах 19 марта 2020 года, вскрытие пластиковой упаковки (например, шоколадных пластиковых пакетов и бутылок) в повседневной работе может привести к образованию небольшого количества мелких пластиковых частиц длиной менее 5 мм, а именно микропластика.
В настоящее время в исследованиях не было ясности относительно рисков и возможной токсичности, которые они несут, и того, как они поглощаются людьми, и необходимо провести следующее исследование для людей.
Из приведенных выше исследований, повседневные пластмассы могут принести микропластики, которые могут быть вредными для здоровья. Тем не менее, есть больше споров о пластике.
Сегодня мы поговорим о взаимосвязи между пластиком и микроорганизмом, одним из основных факторов загрязнения окружающей среды, и обсудим, как использовать микроорганизм для решения проблемы загрязнения пластиком. Надеемся, что этот документ послужит источником вдохновения для соответствующих отраслей и специалистов-практиков в области науки и техники и напомнит читателям о необходимости уделять внимание охране окружающей среды.
Преимущества и недостатки пластмасс
В 1950-х годах, с наступлением «пластического века», технология строительства претерпела огромные изменения. Развитие промышленности ископаемого топлива принесло широкий спектр пластмасс, от изоляционных материалов до механических материалов и покрытий, все виды материалов изменились. Сегодня пластмассы по-прежнему являются повсеместной частью каждого строительного компонента.
Это не просто архитектура, это на самом деле пластик везде. Пластик можно найти в одежде, которую мы носим, в домах, в которых мы живем, и в машинах, на которых мы ездим. Пластик также можно найти в телевизоре, который мы смотрим, в компьютерах, которые мы используем, и в инструментах, которые мы используем. Люди используют пластиковые изделия в разных местах, чтобы сделать жизнь более удобной, безопасной и приятной.
Но на самом деле сырье для пластика в основном поступает из нефти или природного газа, что вызовет много проблем. Например, нефтяные ресурсы очень ограничены. Например, в процессе добычи и переработки нефти очень легко вызвать загрязнение. В дополнение к стандартному загрязнению, вызываемому в процессе добычи и переработки, существует вероятность крупных аварий, наносящих ущерб окружающей среде, таких как крупный разлив нефти вдоль побережья Мексиканского залива в 2010 году.
С другой стороны, токсичные химические вещества выделяются при производстве пластмасс. Много вредных химических веществ будет производиться вместе с производством пластмасс, а затем неизбежно попадет и разрушит нашу экосистему через воду, почву и воздух. Многие из этих химических веществ являются стойкими органическими загрязнителями, одним из самых разрушительных токсинов на земле.
Более того, пластмассы трудно разлагаются. Некоторые пластиковые пакеты и бутылки могут проходить сотни, тысячи или даже миллионы лет без разложения, потому что большинство микроорганизмов в природе не используют пластик в качестве пищи, поэтому они не разлагают его.
Однако некоторые новые микробы, обнаруженные недавно, могут помочь нам решить эту проблему.
Новые бактерии помогают пластику разлагаться
Полистирол является ключевым компонентом одноразовых пластиковых изделий, таких как одноразовые стаканчики, посуда, игрушки и упаковочные материалы. В настоящее время производство и потребление полистирола в различных отраслях промышленности растут в геометрической прогрессии, что представляет большую угрозу для окружающей среды, а низкая эффективность утилизации отходов усугубляет эту проблему.
Согласно статистическим данным Организации Объединенных Наций, в мире ежегодно производится около 300 миллионов тонн пластиковых отходов, и только около 10% из них перерабатываются. По оценкам, Индия потребляет около 16,5 млн. Тонн пластика в год. По оценкам AIPMA, индустрия пластмасс производит около 14 миллионов тонн полистирола, причем все они не разлагаются.
Недавно премьер-министр Индии объявил, что к 2022 году одноразовые пластмассовые изделия больше не будут использоваться в Индии, на которую приходится пятая часть ежедневных пластмассовых изделий, поэтому эта инициатива будет иметь большое значение в Индии.
Однако недавно команда Рича Приядаршини из Университета ШИВ-Надар в Гранд-Нойде, штат Уттар-Прадеш, Индия, обнаружила два вида «съедобных пластиковых» бактерий из водно-болотных угодий в Гранд-Нойде, которые могут предоставить экологическую альтернативу для разрешения кризиса пластического загрязнения.
Две бактерии, выделенные командой, - это штамм exiguobacterium dr11 и штамм exiguobacterium undae dr14. Исследования показывают, что они могут разлагать полистирол.
«Наши данные показывают, что экстремофильные бактерии, exiguobacterium, могут разлагать полистирол и могут использоваться в дальнейшем для снижения загрязнения окружающей среды, вызванного пластмассами», - сказал Приядаршини.
«Водно-болотные угодья являются одним из самых разнообразных мест обитания микроорганизмов, но они относительно не изучены», - сказал Приядаршини. Следовательно, эти экосистемы являются идеальными местами для выделения бактерий с помощью новых биотехнологических применений. "
Полистирол имеет высокую молекулярную массу и длинноцепочечную полимерную структуру, а также обладает хорошими свойствами против разложения. Именно поэтому они сохраняются в окружающей среде, согласно исследованиям, опубликованным в журнале RSC.
Команда обнаружила, что когда две изолированные бактерии вступили в контакт с пластиком (полистиролом), они использовали его в качестве источника углерода и использовали его для производства биопленок. Это изменяет физические свойства полистирола и запускает процесс естественного разложения. Затем бактерии могут разрушить полимерную цепь, высвобождая гидролазу.
В настоящее время команда пытается оценить метаболический процесс этих штаммов, чтобы использовать их в биоремедиации окружающей среды.
«Когда мы проводили научные исследования водно-болотных угодий кампуса, мы случайно обнаружили бактерии в« съедобном пластике », - сказал Рупаманджари Гош, вице-президент Университета SHIV Nadar. Это относительно идеальное решение для разрушения естественной деградации пластмасс и проведения биоразложения. "
Приядаршини добавил: «Сначала мы исследовали этот район только для того, чтобы понять виды бактерий в этих районах, но в конечном итоге изолировали многие виды бактерий с уникальным использованием».
Она указала, что с открытием новых штаммов с биоразлагаемой пластмассой, новые ферменты и потенциальные метаболические пути также могут быть обнаружены, что будет способствовать будущей биоремедиации.
Исследователи отмечают, что обе бактерии могут создавать биопленки на поверхности полистирола. Биопленка представляет собой совокупность бактериальных клеток в форме агрегационного сообщества для достижения очень высокой плотности клеток, что приводит к усилению роли ферментов, разлагающих полимеры.
Приядаршини сказал: «Полистирол трудно разлагать. Перед биологическим разложением требуется некоторая предварительная обработка, такая как химическое, термическое и фотоокисление».
Dr11 и dr14 могут не только образовывать биопленку на необработанном полистироле, но и разрушать немодифицированные пластики.
Приядаршини также сказал: «В последние годы зависимость людей от пластмассовых изделий значительно возросла, что привело к накоплению большого количества пластмасс в окружающей среде и негативно сказалось на экосистеме. Поэтому людям нужны устойчивые методы деградации пластмасс. "
Помимо попыток разрушить пластик, многие ищут новые материалы, которые могут заменить пластмассу и разрушить ее.
Слева направо: Энн Шауэр Гименес, Аллисон Пайя и Молли Морс из материалов манго. Рядом с ними находится резервуар для ферментации биополимеров на очистных сооружениях в районе залива Сан-Франциско, который снабжает бактерии метаном, необходимым для производства биопластиков. Источник фото: Крис Джойс / NPR
Биополимеры для замены пластмасс
Стартап в Силиконовой долине пытается извлечь пластик из одежды, а затем добавить что-то еще, биоразлагаемый полимер, который заменяет пластик.
Полимер - это длинноцепочечная молекула, состоящая из множества одинаковых звеньев. Этот вид материала часто более долговечен и эластичен. Пластик - это полимер из нефтепродуктов. Однако в природе часто появляются биополимеры, такие как целлюлоза в древесине или шелковые черви. Они отличаются от пластмасс тем, что могут разлагаться на природные вещества.
Молли Морс надеется сделать биополимеры, которые могут заменить некоторые пластики. Она управляет небольшой компанией под названием материалы манго. Манго - ее любимый фрукт. Она надеется, что название ее компании будет звучать иначе, чем у других технологических компаний в районе залива.
«Мы не типичный стартап в Силиконовой долине, мы производим полимеры на очистных сооружениях, мы не кучка людей, которые пишут код в гараже», - сказал Морс.
Итак, как она делает биопластик на очистных сооружениях?
Морс сказал, что это началось, когда она была в начальной школе. Она пошла в аквариум и наткнулась на выставку, имитирующую пластиковый мусор, плавающий в океане.
Она вспоминает: «Существует огромная структура, похожая на рыбу, с раковинами из моллюсков, как у пенопласта McDonalds. Я была поражена, совершенно напугана. Эта выставка изменила мою жизнь. Я думаю, что это нелепо. Я хочу ее изменить».
В результате Морс преследовал свою мечту и получил докторскую степень. в области инженерии окружающей среды из Стэнфордского университета. На научной конференции в 2006 году она познакомилась с еще одним молодым инженером, Анн Шауэр Гименес. «Я не думаю, что мы начнем говорить о том, как это сделать, до 4 часов утра», - сказал Шауэр - Хименес.
Процесс заключается в использовании бактерий для производства биополимеров.
Некоторые бактерии могут питаться метаном и производить свои собственные биополимеры, особенно если вы хорошо их кормите, они будут производить и накапливать больше биополимеров. «Если мы толстеем от употребления слишком большого количества мороженого или шоколада, то жир в нашем организме будет накапливаться, а также и бактерии», - объясняет Морс.
Чтобы сделать биополимеры, бактериям нужно много пищи. Вот почему компания Mango Materials построила площадку на станции очистки сточных вод под названием «Силиконовая долина» в Редвуде, штат Калифорния, недалеко от залива Сан-Франциско. Компания поддерживается такими учреждениями, как Национальный научный фонд.
Примеси в сточных водах или, по крайней мере, газообразный метан из сточных вод, являются бактериальной пищей. Очистные сооружения обычно сжигают метан или сбрасывают его прямо в воздух. Метан является мощным парниковым газом, когда он попадает в атмосферу, он вызывает глобальное потепление. Материалы манго питают его бактериями.
Этот процесс завершается в бродильном резервуаре, который находится рядом с большим стальным резервуаром, заполненным сточными водами. Инженер манго Эллисон Пиха продемонстрировал свое изобретение: оно похоже на большую пивную бочку с трубкой в ней, как капля в вену. «Здесь происходят чудеса», - сказала она.
«Мы постоянно добавляем метан и кислород в ферментер и помещаем наш« секретный соус »в ферментер в соответствии с тем, как растут бактерии», - сказала Аллисон Пиеха, микробиолог из манго.
«Секретный соус» - это добавка, разработанная командой для поддержания этого процесса.
В конце концов, когда бактерии были откормлены, команда открыла ферментер, чтобы получить биополимеры. Они сушат это и превращают это в шар.
На данный момент они отправили около 2000 фунтов биополимеров заинтересованным компаниям. Их основной целевой рынок - текстиль, хотя говорят, что биополимеры также могут быть использованы для упаковки.
Эти биополимеры могут быть использованы для производства красочных шелковых нитей, которые выглядят и ощущаются как «пластики», как полиэфирные волокна. Есть надежда, что этот биополимер будет вплетен в одежду, чтобы заменить пластик в текстиле.
Рукав одежды из биополимера. Команда Mango работает с несколькими компаниями, чтобы проверить эффективность их биополимеров на текстиле. Изображение предоставлено: Крис Джойс / NPR
Недостатки биополимеров
Шауэр-Хименес сказал, что такая одежда может быть разлагаемой, что пугает людей: «О, черт возьми, вы планируете сделать купальник из ваших материалов? Я иду в океан, он разлагает меня тело!» Я сказал: «Нет, нет, это не так.
Для разложения биополимерам нужна правильная температура и соответствующие бактерии для их переваривания, а процесс разложения требует постоянного воздействия в течение недель или месяцев. Морс признает, что это займет больше времени, если условия не подходят, например, в сухой пустыне Аризоны или на дне океана.
Пока это недостаток биополимеров, и некоторая биодеградация происходит не так быстро, как они обещали.
Джон Вайнштейн, профессор биологии в замковом университете Южной Каролины, поместил мешки из кукурузного полимера в заболоченные земли и обнаружил, что они разлагаются медленнее, чем обычные пластиковые мешки. «Вы создали новый материал, но как он сломался? Я был удивлен», - сказал он о биопластике.
«Все дело в условиях окружающей среды», - сказал Рамани Нараян, инженер-химик и эксперт по биопластике в Университете штата Мичиган. «Чем дольше происходит биологическое разложение, тем дольше будут существовать отходы. В течение этого периода это окажет серьезное негативное воздействие на окружающую среду. Воздействие, это то, что требует тщательного рассмотрения».
Команда Mango Materials говорит, что их материал представляет собой биополимер в форме полигидроксиалканоата или PHA. В отличие от большинства биополимеров, он не требует переработки. При соответствующих условиях он будет готов через месяц или два. Может быть биоразлагаемым. Их продукты в настоящее время проходят независимое тестирование, чтобы подтвердить это.
Морс признает, что предстоит еще много работы, чтобы проложить путь для биополимеров. Она призвала людей использовать меньше пластика и повторно использовать предметы, а не выбрасывать их. Но она преследует свою детскую мечту - найти что-то лучшее, чем пластик.
«Мы не будем этого делать, если не будем убеждены, что это решение огромной глобальной проблемы».
Пластическое загрязнение: как его решить?
В настоящее время пластик по-прежнему необходим в нашей жизни, но из-за его медленной деградации он привел к ряду загрязнения окружающей среды. Чтобы решить эту проблему, мы должны иметь возможность перерабатывать пластик в нашей жизни.
Во-вторых, с развитием науки и техники люди могут находить способы уменьшить загрязнение или производить новые биоматериалы вместо пластиков из микроорганизмов в природе.
Независимо от того, каким образом, важно быть способствующим окружающей среде и человеческому развитию.
<получить переработку,="" профессиональные="" поставки="" решений="" для="" переработки="" пластмасс,="">http://www.get-recycling.com />
<решение по="" переработке="" пэт-бутылок,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=12 >
<решение для="" переработки="" бутылок="" из="" пэвп="" пп,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=11 >
<решение для="" переработки="" пленки="" пэнп,="">http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=8 >
