Изменение климата - глобальная проблема, представляющая значительную угрозу для экосистемы нашей планеты, и смягчение его последствий - сложная задача, требующая коллективных усилий правительств, бизнеса и частных лиц.
Одним из перспективных решений является использование микробных биотехнологий, которые позволяют использовать метаболическое разнообразие микроорганизмов для решения целого ряда задач (например, утилизация отходов, улавливание углерода, снижение содержания метана и производство биотоплива) в качестве средства борьбы с изменением климата. Таким образом, исследователи изучают значение микробных биотехнологий в утилизации отходов и их потенциал в снижении выбросов парниковых газов, что способствует построению более экологически устойчивого будущего.
Неправильное обращение с отходами является одним из основных факторов загрязнения окружающей среды. Это дорогостоящий процесс, требующий применения передовых технологий. Кроме того, традиционные методы утилизации отходов (например, свалки) вносят значительный вклад в выброс парниковых газов, что усугубляет изменение климата. Так, по данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), на свалки приходится около 20% глобальных выбросов метана.
Выбросы парниковых газов, включая метан (CH4), диоксид углерода (CO2), закись азота (N2O) и фторированные газы, влияют на изменение климата в результате естественного процесса, называемого парниковым эффектом. По сути, эти газы играют роль "одеяла", задерживая часть солнечного тепла и поддерживая на Земле температуру, пригодную для жизни. Однако деятельность человека, например, сжигание ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа), значительно повышает концентрацию парниковых газов, усиливая парниковый эффект и задерживая больше тепла в атмосфере Земли. Глобальное потепление приводит, в частности, к таянию льдов и повышению уровня Мирового океана.
Применение микробных биотехнологий для утилизации отходов представляет собой надежную и экологичную альтернативу, не зависящую от добычи и сжигания ископаемого топлива. Более того, биоремедиация снижает зависимость от невозобновляемых ресурсов и способствует формированию циркулярной экономики, когда отходы превращаются в полезные продукты, такие как биопластики, которые можно использовать повторно без ухудшения качества продукции.
Одним из мощных и эффективных подходов является использование микроводорослей для переработки сточных вод. Эти фитопланктоны зависят от азота и фосфора, содержащихся в воде в качестве основных питательных веществ. Попадая в системы очистки сточных вод, микроводоросли активно поглощают и усваивают избыточные питательные вещества. Кроме того, они разлагают органические вещества, содержащиеся в сточных водах, и уменьшают накопление осадков, что снижает необходимость в дорогостоящей утилизации и очистке.
Помимо этого, биологически богатая биомасса микроводорослей служит ценным ресурсом. Компании могут собирать биомассу водорослей и превращать ее в различные биопродукты, имеющие разнообразное применение (медицина, биотопливо, биоудобрения и пищевые добавки). Например, биомасса микроводорослей содержит белки, липиды и другие ценные соединения, что делает ее подходящим источником экологически чистого сырья для животноводства, повышая тем самым экологичность и эффективность животноводства.
Кроме того, биомасса микроводорослей может быть использована для производства биотоплива, такого как биоэтанол и биодизель. Одновременное использование микроводорослей для очистки сточных вод и производства биотоплива - это практичный и экономичный подход к созданию более экологичной энергетической среды и обеспечению экологической устойчивости. Компании могут использовать возможности микроводорослей для уменьшения загрязнения сточных вод и сокращения выбросов парниковых газов, одновременно создавая ценные продукты на основе биотоплива, что открывает новые возможности для получения прибыли и развития циклической экономики.
Преимущества использования микроорганизмов, таких как микроводоросли, для очистки сточных вод и утилизации отходов очевидны. Это не только позволяет преобразовывать органические отходы в биогаз или биотопливо, которые могут использоваться для энергоснабжения домов и предприятий, что снижает зависимость от ископаемого топлива и уменьшает концентрацию выбросов парниковых газов, но и помогает решить проблему пропускной способности полигонов. Существующие полигоны все больше истощаются, а поиск новых площадок затруднен. Микробные биотехнологии, позволяющие перерабатывать отходы в полезные продукты, такие как компост, биопластик и удобрения, уменьшают количество отходов, поступающих на полигоны, тем самым продлевая срок службы существующих полигонов и снижая потребность в новых.
Несмотря на многочисленные преимущества микробных биотехнологий, существует ряд проблем, которые необходимо решить до их широкого внедрения. Для оптимизации и совершенствования применения микробных биотехнологий в области обращения с отходами необходимо расширение исследований и разработок. Кроме того, существенным препятствием является принятие нормативных актов и общественное мнение, особенно в отношении использования генетически модифицированных микроорганизмов. Для решения этих проблем необходимы четкие нормативные акты и рекомендации, которые позволят сбалансировать потенциальные риски и преимущества микробной биотехнологии.
Благодаря низкой стоимости, экономичности, универсальности и быстрому развитию микробные биотехнологии открывают широкие возможности для борьбы с изменением климата - от связывания углерода и производства возобновляемой энергии до рационального ведения сельского хозяйства и сокращения отходов. Используя разнообразие микробного метаболизма, мы можем создавать экологичные решения для защиты нашей планеты. Настало время принять меры и раскрыть весь потенциал микроорганизмов, чтобы создать более экологически безопасный мир для будущих поколений.
Источник: ASM, 11 Aug.,2023