En els darrers anys, la gent és cada cop més conscient de la importància del medi ambient ecològic i s’adonen que el desenvolupament econòmic no es pot aconseguir a costa del medi ambient ecològic, perquè el medi natural és la base material per a la supervivència i reproducció humana i la protecció. i la millora del medi natural és la condició necessària per a la supervivència i el desenvolupament de les persones.
Segons un estudi publicat en informes científics el 19 de març del 2020, l’obertura d’envasos de plàstic (com ara bosses i ampolles de plàstic de xocolata) en el treball diari pot produir una petita quantitat de partícules petites de plàstic de menys de 5 mm de longitud, és a dir, micro plàstics.
Actualment, la investigació no té clars els riscos i la possible toxicitat que comporten i com són absorbits pels éssers humans, i la pròxima investigació és necessària per a éssers humans.
De les investigacions anteriors, els plàstics quotidians poden aportar micro plàstics que poden ser perjudicials per a la salut. Tot i això, hi ha més controvèrsia sobre els plàstics.
Avui parlarem de la relació entre el plàstic i el microorganisme, un dels principals contaminants ambientals, i discutirem com utilitzar el microorganisme per solucionar el problema de la contaminació plàstica. S'espera que aquest treball doni una mica d'inspiració a les indústries i professionals científics i tecnològics rellevants i recordi als lectors que prestin atenció a la protecció del medi ambient.
Avantatges i desavantatges dels plàstics
A la dècada de 1950, amb l’arribada de l’època del plàstic, la tecnologia de la construcció ha sofert canvis enormes. El desenvolupament de la indústria dels combustibles fòssils ha portat una àmplia gamma de plàstics, des de materials aïllants fins a materials mecànics fins a recobriments, tot tipus de materials han canviat. Avui en dia, els plàstics són encara una part omnipresent de tots els components de l’edifici.
No és només arquitectura, és realment plàstic a tot arreu. Es pot trobar plàstic a la roba que portem, a les cases on vivim i als cotxes que conduïm. També es pot trobar plàstic al televisor que veiem, als ordinadors que utilitzem i a les eines que utilitzem. Les persones utilitzen productes plàstics en diversos llocs per fer la vida més còmoda, segura i agradable.
Però, de fet, la matèria primera dels plàstics prové principalment del petroli o del gas natural, cosa que provocarà molts problemes. Per exemple, els recursos del petroli són molt limitats. Per exemple, en el procés d’extracció i perfeccionament de petroli, és molt fàcil provocar contaminació. A més de la contaminació estàndard causada pel procés d’explotació i refinació, hi ha possibles accidents de danys ecològics importants, com ara el vessament massiu de petroli a la costa del Golf el 2010.
D'altra banda, els productes químics tòxics són alliberats durant la producció de plàstics. Es produiran molts productes químics nocius juntament amb la fabricació de plàstics i inevitablement entraran i destruiran el nostre ecosistema a través de l'aigua, el sòl i l'aire. Molts d’aquests productes químics són contaminants orgànics persistents, una de les toxines més destructives de la Terra.
És més, els plàstics són difícils de degradar. Algunes bosses i ampolles de plàstic poden passar per centenars, milers, o fins i tot milions d’anys, sense degradació, perquè la majoria de microorganismes de la natura no utilitzen el plàstic com a aliment, per la qual cosa no el descomponran.
Tot i això, alguns nous microbis descoberts recentment ens poden ajudar a solucionar aquest problema.
Els nous bacteris ajuden als plàstics a degradar-se
El poliestirè és el component clau dels productes de plàstic d’un sol ús com ara copes d’un sol ús, vaixella, joguines i materials d’embalatge. Actualment, la producció i el consum de poliestirè a diverses indústries estan augmentant exponencialment, cosa que suposa una gran amenaça per al medi ambient, i la baixa eficiència de la utilització de residus agreuja aquest problema.
Segons les estadístiques de les Nacions Unides, cada any al món es produeixen uns 300 milions de tones de residus plàstics, només aproximadament el 10% dels quals es reciclen. Es calcula que l’Índia consumeix uns 16,5 milions de tones de plàstic a l’any. AIPMA estima que la indústria del plàstic produeix uns 14 milions de tones de poliestirè, tots ells no degradables.
Recentment, el primer ministre de l’Índia va anunciar que el 2022, els productes plàstics d’un sol ús ja no s’utilitzaran a l’Índia, cosa que suposa una cinquena part dels productes plàstics diaris, de manera que aquesta iniciativa tindrà una gran importància a l’Índia.
Tot i això, recentment, l’equip de Richa priyadarshini de la SHIV nadar University a Grand Noida, Uttar Pradesh, Índia, va descobrir dos tipus de bacteris “plàstics” comestibles de la zona humida a Grand Noida, que poden proporcionar una alternativa ambiental per solucionar la crisi de la contaminació plàstica.
Els dos bacteris aïllats per l’equip són la soca exiguobacterium dr11 i la soca exiguobacterium undae dr14. La investigació demostra que tenen el potencial de descompondre el poliestirè.
"Les nostres dades mostren el fet que els bacteris extremòfils, l'exiguobacterium, poden degradar el poliestirè i es poden utilitzar més per reduir la contaminació ambiental causada pels plàstics", va dir priyadarshini
"Les zones humides són un dels hàbitats més diversos per als microorganismes, però són relativament inexplorats", va dir priyadarshini. Per tant, aquests ecosistemes són llocs ideals per aïllar bacteris amb noves aplicacions biotecnològiques. "
El poliestirè té un pes molecular elevat i una estructura de polímer de cadena llarga i té un bon rendiment anti-degradació. Per això persisteixen en el medi ambient, segons la investigació publicada a la revista RSC.
L’equip va comprovar que quan els dos bacteris aïllats van entrar en contacte amb el plàstic (poliestirè), l’utilitzaven com a font de carboni i l’utilitzaven per fabricar biofilms. Això canvia les propietats físiques del poliestirè i inicia un procés de degradació natural. Després, els bacteris poden destruir la cadena de polímer alliberant hidrolasa.
Actualment, l’equip està intentant avaluar el procés metabòlic d’aquestes soques per tal d’utilitzar-les en la bioremediació ambiental.
"Quan estàvem fent investigacions científiques sobre zones humides del campus, inadvertidament vam trobar bacteris en" plàstic comestible ", va dir el rupamanjari Ghosh, vicepresident de la SHIV nadar University. Es tracta d’una solució relativament ideal per trencar la degradació natural dels plàstics i realitzar biodegradacions. "
Priyadarshini va afegir: "només hem explorat la zona en un primer moment per comprendre les espècies bacterianes d'aquestes zones, però finalment hem aïllat moltes espècies bacterianes amb usos únics."
Va assenyalar que, amb el descobriment de noves soques amb biodegradabilitat dels plàstics, també es poden descobrir nous enzims i possibles vies metabòliques, que contribuiran a la futura bioremediació.
Els investigadors assenyalen que tots dos bacteris poden construir biofilmes a la superfície del poliestirè. El biofilm és una col·lecció de cèl·lules bacterianes, en forma de comunitat d’agregació, per aconseguir una densitat cel·lular molt elevada, la qual cosa porta a que els enzims degradants del polímer juguin un paper més fort.
Priyadarshini va dir: "el poliestirè és difícil de degradar. Abans de la biodegradació, és necessària alguna forma de pretractament, com la química, la tèrmica i la fotooxidació."
Dr11 i dr14 no només poden formar biofilm en poliestirè no tractat, sinó que també degraden plàstics no modificats.
Priyadarshini també va dir: "En els últims anys, la dependència de la gent dels productes plàstics ha augmentat molt, cosa que ha provocat una gran quantitat d'acumulació de plàstics al medi i que té un impacte negatiu en l'ecosistema. Per tant, la gent necessita mètodes sostenibles de degradació plàstica. "
A més d’intentar degradar els plàstics, hi ha molta gent que busca nous materials que puguin substituir els plàstics i degradar-los.
D’esquerra a dreta: Anne Schauer Gimenez, Allison pieja i Molly Morse de materials de mango. Al seu costat es troba el dipòsit de fermentació de biopolímer de la depuradora a prop de la badia de San Francisco, que proporciona al bacteri el metà que necessiten per produir bioplàstics. Font de la foto: Chris Joyce / NPR
Biopolímers per substituir plàstics
Una start-up de Silicon Valley tracta d’extreure plàstic de la roba i després afegir una altra cosa, un polímer biodegradable que substitueix el plàstic.
El polímer és una molècula de cadena llarga composta de moltes mateixes unitats. Aquest tipus de material sovint és més durador i elàstic. El plàstic és un polímer de productes derivats del petroli. Tot i això, a la natura, sovint apareixen biopolímers com la cel·lulosa de la fusta o la seda de cucs de seda. Es diferencien dels plàstics, ja que es poden descompondre en substàncies naturals.
Molly Morse espera fer biopolímers que puguin substituir alguns plàstics. Dirigeix una petita empresa anomenada mango materials. El mango és la seva fruita preferida. Ella espera que el seu nom de la companyia sembli diferent a altres empreses tecnològiques de la zona de la badia.
"No som una startup típica de Silicon Valley, sinó que produïm polímers en una planta de tractament d'aigües residuals, no som un grup de persones que codifiquen en un garatge", va dir Morse.
Què fa, doncs, bioplàstics en una depuradora?
Morse va dir que va començar quan ella era a l'escola primària. Va anar a un aquari i va topar amb una exposició, una simulació de paperera de plàstic que flotava a l’oceà.
Va recordar: "Hi ha un peix súper enorme com l'estructura amb closques de cloïsses, igual que els plàstics d'espuma de McDonalds. Vaig quedar espantat, completament espantat. Aquesta exposició ha canviat la meva vida. Crec que és ridícula. Vull canviar-la".
Com a resultat, Morse ha seguit el seu somni i ha obtingut el seu doctorat. en enginyeria ambiental de la Universitat Stanford. En una conferència científica el 2006, va conèixer una altra jove enginyera, Anne Schauer Gimenez. "No crec que comencem a parlar de com fer-ho fins a les quatre de la matinada", va dir Schauer - Giménez
El procés consisteix en utilitzar bacteris per fabricar biopolímers.
Alguns bacteris són capaços d’alimentar-se de metà i fabricar els seus propis biopolímers, sobretot si els alimenteu bé, produiran i acumularan més biopolímers. "Si ens engreixem de menjar massa gelat o xocolata, el greix del nostre cos s'acumularà, i també ho serà el bacteri", explica Morse
Per fabricar biopolímers, els bacteris necessiten molt menjar. És per això que els materials de mango han construït un lloc en una planta de tractament d’aigües residuals anomenada aigua neta de Silicon Valley a Redwood, Califòrnia, a prop de la badia de San Francisco. L’empresa compta amb el suport d’institucions com la National Science Foundation.
Les impureses de les aigües residuals, o almenys el gas metà de les aigües residuals, són aliments bacterians. Les plantes de tractament solen cremar el metà o descarregar-lo directament a l’aire. El metà és un potent gas d’hivernacle, quan es descarrega a l’atmosfera, provocarà l’escalfament global. Els materials de mango l’alimenten de bacteris.
Aquest procés es completa en un dipòsit de fermentació, que es troba al costat d’un gran dipòsit d’acer ple de clavegueram. L'enginyer de mango Allison Pieja va mostrar el seu invent: sembla una bóta de cervesa gran amb un tub a dins, com una gota en una vena. "Aquí és on es succeeixen miracles", va dir
"Afegim constantment metà i oxigen al fermentador i fem caure la nostra" salsa secreta "al fermentador segons la manera de créixer els bacteris", va dir Allison Pieja, un microbiòleg de mango.
"La salsa secreta" és un additiu desenvolupat per l'equip per mantenir aquest procés.
Finalment, quan el bacteri es va engreixar, l'equip va obrir el fermentador per obtenir biopolímers. L'assequen i el converteixen en bola.
Fins al moment, han enviat prop de 2000 lliures de biopolímers a empreses interessades. El seu principal objectiu en el mercat és el tèxtil, tot i que diuen que els biopolímers també es poden utilitzar per a envasos.
Aquests biopolímers es poden utilitzar per produir fils de seda de colors que semblen "plàstics" com fibres de polièster. S'espera que aquest biopolímer es teixi en roba per substituir els plàstics en els tèxtils.
Màniga de roba feta de biopolímer. L’equip de Mango treballa amb diverses empreses per provar l’eficàcia dels seus biopolímers sobre tèxtils. Crèdit d'imatge: Chris Joyce / NPR
Desavantatges dels biopolímers
Schauer-Gimenez va dir que aquestes peces de roba serien degradables, cosa que va espantar la gent: "Oh, mony, penses fer un banyador amb els teus materials? Vaig a l'oceà, em biodegradarà el cos!", Vaig dir: "No, no, no és així. ""
Per degradar-se, els biopolímers necessiten la temperatura adequada i els bacteris corresponents per digerir-los, i el procés de degradació requereix una exposició contínua durant setmanes o mesos. Morse reconeix que trigarà més si les condicions no són adequades, com ara al desert sec d’Arizona o al fons oceànic.
Aquest és un desavantatge dels biopolímers fins ara, i alguna biodegradació no és tan ràpida com prometien.
John Weinstein, professor de biologia de la Universitat de Castle de Carolina del Sud, va col·locar bosses de polímer de blat de moro a les zones humides i va comprovar que es degraden més lentament que les bosses de plàstic ordinàries. "Vostè va crear un material nou, però, com es va descompondre? Em va sorprendre", va dir sobre bioplàstics.
"Es tracta de condicions ambientals", va dir Ramani Narayan, enginyer químic i expert en bioplàstics de la Michigan State University. "Com sigui que la biodegradació sigui més llarga, més temps hi haurà els residus. Durant aquest període, tindrà un impacte negatiu greu en el medi ambient. Impacte, això és una cosa que cal tenir en compte".
L’equip de Mango Materials diu que el seu material és un biopolímer en forma de polihidroxialcanoat o PHA. A diferència de la majoria de biopolímers, no requereix reciclatge. En condicions adequades, estarà a punt en un mes o dos. Es pot biodegradar. Actualment, els seus productes estan passant a proves independents per confirmar-ho.
Morse reconeix que encara queda molt per fer el camí cap als biopolímers. Va instar la gent a utilitzar menys plàstic i a reutilitzar articles en lloc de llençar-los. Però ella persegueix el seu somni infantil: trobar alguna cosa millor que el plàstic.
"No ho farem si no estem convençuts que es tracta d'una solució a un enorme problema global".
Contaminació per plàstics: com solucionar-ho?
Actualment, el plàstic continua essencial en la nostra vida, però per la seva lenta degradació ha provocat una sèrie de contaminants ambientals. Per solucionar aquest problema, hem de ser capaços de reciclar plàstics a la nostra vida.
En segon lloc, amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, les persones poden trobar maneres de reduir la contaminació o produir nous biomaterials en lloc de plàstics dels microorganismes de la natura.
No importa quina sigui la forma, és important ser propici per al medi ambient i el desenvolupament humà.
