Biotechnologia w ochronie środowiska

Wykorzystanie organizmów do rozkładu substancji Przystosowując się do życia organizmy wykształciły szczególne cechy metaboliczne, jedną z nich jest zdolność do uzyskiwania energii z rozkładu substancji organicznej i nieorganicznej. Właściwość tę wykorzystuje się przy: oczyszczaniu ścieków oczyszczaniu powietrza przetwarzaniu odpadów komunalnych produkcji tworzyw biodegradowalnych

Oczyszczane ścieków Oczyszczanie ścieków przy użyciu organizmów nazywamy oczyszczaniem biologicznym. Nieruchome złoże zawierające: kamienie, żużel, koks, kształtki z tworzyw sztucznych i ceramicznych. Materiał biologiczny czyli bakterie, grzyby, protisty, larwy owadów, złoże to nazywamy złożem biologicznym. Osad czynny – zawiesina w której znajdują się organizmy ich rozwój następuje w warunkach intensywnego natlenowania.

Oczyszczanie powietrza Do oczyszczania powietrza z toksycznych substancji stosuje się bofiltry. Biofiltr składa się z warstwy materiału porowatego zasiedlonego przez mikroorganizmy, które rozkładają zanieczyszczenia do związków prostych np. wody, tlenku węgla. Eliminowany jest wówczas nieprzyjemny zapach, którego źródłem może być amoniak lub siarkowodór.

Przetwarzanie stałych odpadów komunalnych Zapobieganie przedostawaniu się szkodliwych substancji do atmosfery emitowanych przez składowanie odpadów komunalnych oraz przedostawaniu się niepożądanych substancji do wód i gleby poddaje się je utylizacji. W tym celu stosuje się: Kompostowanie które polega na rozkładaniu resztek umieszczonych w kompostowniku przez bakterie oraz grzyby oddychające tlenowo. Podczas kompostowania niektóre części roślin ulega rozkładowi do tlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów, fosforanów. Inne części zaś trudniej rozkładane są przekształcane w kompost wykorzystywany jako nawóz.

Fermentacja metanowa – to proces rozkładania związków organicznych przez mikroorganizmy oddychające beztlenowo. W jej wyniku powstaje biogaz czyli mieszanina głównie metanu i tlenku węgla. Biogaz wykorzystywany jest jako paliwo do generatorów prądu elektrycznego i źródło energii do ogrzewania wody, a po oczyszczeniu i sprężeniu – jako paliwo do napędu silników. Głównie w Indiach, Chinach, Szwajcarii, Niemczech i Stanach Zjednoczonych. W Polsce planuje się wykorzystanie biogazu do ogrzewania budynków i podgrzewania wody.

Tworzywa biodegradowalne Tworzywa te produkuje się z sacharozy zawartej burakach cukrowych, kukurydzy i ryżu. Mikroorganizmy rozkładają je do tlenku węgla, wody i substancji stosowanej jako nawóz organiczny. Przykłady tworzyw biodegradowalnych

Biologiczne zwalczanie szkodników Innym przykładem zastosowania biotechnologii w ochronie środowiska jest biologiczne zwalczanie szkodników. Polega ono na ograniczeniu szkód w uprawach roślin za pomocą wybranych organizmów lub wytworzonych przez nie substancji. Aby ograniczyć plagę mszyc, które atakują rośliny uprawne wykorzystuje się złotooka pospolitego.

Ocena stanu zanieczyszczenia Organizmy wykorzystuje się nie tylko do usówania szkodliwych substancji, ale także do oceny stanu zanieczyszczenia danego terenu. Tradycyjne metody polegają na badaniu obecności osobników należących do gatunku wskaźnikowego – bioindykatora (badanie zmian morfologicznych). Metody biotechnologiczne polegają na stosowaniu testów, w których wykorzystuje organizmy wrażliwe na stężenie toksycznych związków.

Bioindykatory POROSTY- bioindykatory czystości powietrza; są wrażliwe na zanieczyszczenia tlenkiem siarki (IV) i tlenkami azotu. W strefie powietrza bardzo zanieczyszczonego tymi gazami porosty nie występują. GLONY, OWADY, PIERWOTNIAKI - bioindykatory czystości wód; stan czystości wód określa się m.in. na podstawie występowania ich charakterystycznych gatunków. W wodach czystych występują np. larwa jętki, larwa widelnicy, larwa chruścika. ROŚLINY - bioindykatory jakości gleb; jakość gleby (np. zakwaszenie, zawartość substancji mineralnych) można poznać po rosnących na niej roślinach. Na glebach kwaśnych rosną np. fiołek, wrzos, skrzyp polny.

Produkcja energii Organizmy można zastosować również do wytarzania energii na skalę przemysłową: Spalanie resztek roślinnych np. drewna, słomy. Uwolnioną w wyniku spalania energię można wykorzystać jako źródło ciepła. Źródłem energii są również: biogaz ( alternatywa do gazu ziemnego), paliwo płynne otrzymywane z olejów roślinnych lub tłuszczy zwierzęcych alternatywa do paliw silnikowych.