униконсы

ГК "Униконс"

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

Перейти на сайт
септоцилы

"Антисептики Септоцил"

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

Перейти на сайт
петритесты

"Петритест"

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

Перейти на сайт
закваски стартовые культуры

"АльтерСтарт"

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

Перейти на сайт

Одним из основных направлений биотехнологии является экологическая биотехнология, поскольку вопросы, касающиеся сохранения окружающей среды, качества получаемой продукции и рационального использования в их производстве ресурсов, все еще остаются актуальными.

Экологическая биотехнология по своим принципам мало отличается от других отраслей биотехнологии. Основное внимание в биотехнологии уделяется очистке, переработке продуктов жизнедеятельности человека – бытовых отходов, стоков. При грамотном подходе и принятии своевременного решения в разработке различных очистных схем удается не только создать безотходные производства, минимизировав тем самым негативные воздействия, а даже извлечь выгоду.

В сельском хозяйстве помощь экологической биотехнологии состоит в получении достаточных объемов продуктов питания при минимальном применении химических средств – удобрений, гербицидов, стимуляторов роста. Но здесь важная роль отводится и генетической, клеточной инженерии, способной создавать высокоурожайные, устойчивые к болезням сорта культурных растений, тем самым предполагая снижение, а со временем исключение химикатов. В этом свете очень важно расширять производство бактериальных удобрений, биологических средств борьбы, биологических консервантов кормов. Повышения плодородия почвы можно достичь применением органических удобрений, компостов, отходов животноводческих ферм, предварительно обезвреженных методом метанового брожения. В дальнейшем экологическая биотехнология должна создать полностью безвредные и рациональные процессы переработки продуктов сельского хозяйства и химического сырья в безопасные в биологическом отношении формы.

Экологическая биотехнология напрямую связана с биодеградацией ксенобиотиков из окружающей среды и промышленных стоков на основе применения микроорганизмов.

Для биодеградации ксенобиотиков лучше использовать ассоциации микроорганизмов, так как они более эффективны, чем отдельно взятые виды. При этом типы связей в подобной ассоциации могут быть различны. Один вид микроорганизмов может непосредственно участвовать в разложении ксенобиотиков, а другой – поставлять недостающие питательные вещества. Это может быть метаболическая «атака» на субстрат, когда синтезируются разные компоненты ферментативного комплекса, или же цепочка ферментативных реакций (многосубстратные конверсии) и т.д.

Особенно трудно разлагаются такие биоциды, как детергенты, пластики и углеводороды. Самыми способными к борьбе с загрязнителями различного типа являются представители рода Pseudomonas – они практически «всеядны». Клетки этих микроорганизмов содержат оксидоредуктазы и гидроксилазы, способные разлагать большое число молекул углеводородов и ароматических соединений, таких как бензол, ксилол, толуол. Эффективность в биодеградации полимеров проявил штамм, содержащий плазмиды XYL (отвечает за разложение ксилола и толуола) и NAH (обеспечивает деградацию нафталина), а также гибридную плазмиду, полученную путем рекомбинации частей плазмид САМ и ОСТ (разлагают камфару, октан и гексан). Этот штамм способен быстро расти на неочищенной нефти, так как он метаболизирует углеводороды гораздо активнее, чем любой из штаммов, содержащих только одну плазмиду. Штамм может быть особенно полезен в очистных водоемах для сточных вод, для очистки нефтяных пятен на суше или море при различных авариях.

Преимущество бактериальной очистки по сравнению с химической в том, что она не вызывает появления нового загрязняющего агента в окружающей среде. Плотность фитопланктона после бактериальной очистки повышается. Некоторые микроорганизмы способны изменять молекулу ксенобиотика и делать ее доступной и привлекательной для других микроорганизмов («кометаболизм»). Примером может служить разложение инсектицида паратиона под действием двух штаммов Pseudomonas – P. aeruginosa и P. stuzeri. В некоторых случаях происходит неполное превращение молекулы ксенобиотика – фосфорилирование, метилирование, ацетилирование и т.д., результатом которого является утрата этим веществом токсичности.

Одним из сильных загрязнителей является ЭДТА (этилендиа– минтетрауксусная кислота). Причина в том, что ЭДТА связывает тяжелые металлы, способствуя их накоплению в почве. Бактерии родов Pseudomonas и Bacillus способны за две недели разрушить все связи комплекса Fe-ЭДТА. Эти бактерии успешно применяются для очистки бытовых сточных вод, куда попадают детергенты моющих средств. Кроме Pseudomonas биодеградацию ксенобиотиков могут осуществлять и представители родов Acinetobacter, Metviosinus.

Однако в некоторых случаях внесение этих микроорганизмов в почву может изменить экосистему местности. Избежать этого можно, ограничивая время жизнедеятельности бактерий. Например, облучая штаммы ультрафиолетом, получили мутант, ауксотрофный по лейцину. Бактерии размножают в питательной среде, содержащей лейцин. Суспензией микроорганизмов в питательной среде пропитывают древесную стружку, которую разбрасывают по загрязненной территории. Количество лейцина рассчитывается на время, достаточное для уничтожения вредных примесей, поэтому после очистки мутантные штаммы гибнут.

Еще эффективнее, чем бактерии, справляются с почвенными загрязнителями грибы. Они могут разрушать такие вещества, как пентахлорбензол, пентахлорфенол. Грибы активны и зимой, разрушают высокомолекулярные полиароматические углеводороды, действуют внеклеточно, выделяя неспецифические ферменты. Стоимость грибной и бактериальной очистки одинакова, но применение грибов позволяет сокращать сроки деградации и существенно удешевляет ее.

Развитие промышленности ведет к образованию большого количества отходов, в том числе отходов, содержащих новые антропогенные компоненты. Методами биотехнологии эти отходы перерабатываются в полезные или безвредные продукты.

Бытовые отходы делятся на 2 группы: твердые отходы и сточные воды.

 

ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ

Состоят из целлюлозосодержащих материалов (до 40 % бумаги, 2,5 % дерева, 8 % текстиля) и пищевых отходов (40 %). Наиболее экономична и радикальна переработка их метановым брожением, в результате образуется легко транспортируемое и полезное биотопливо – метан.

 

СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Обычно содержат сложную смесь нерастворимых и растворимых компонентов различной природы и концентрации. Бытовые отходы, как правило, содержат почвенную и кишечную микрофлору, включая патогенные микроорганизмы.

Сточные воды сахарных, крахмальных, пивных и дрожжевых заводов, мясокомбинатов содержат в больших количествах углеводы, белки и жиры, являющиеся источниками питательных веществ и энергии.

Стоки химических и металлургических производств могут содержать значительное количество токсических и даже взрывчатых веществ. Серьезное загрязнение возникает при попадании в окружающую среду соединений тяжелых металлов, таких как железо, медь, олово и др.

Цель очистки сточных вод – удаление растворимых и нерастворимых компонентов, элиминирование патогенных микроорганизмов и проведение детоксикации таким образом, чтобы компоненты стоков не вредили человеку, не загрязняли водоемы.

Бактерии рода Psendomonas практически всеядны. Например, Р. putida могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и др. соединения. Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д. Микроорганизмы рода Pseudomonas могут утилизировать и необычные химические соединения – инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики. Генетически сконструированные штаммы микроорганизмов в будущем смогут решить проблему очистки сточных вод и почв, загрязненных пестицидами и другими антропогенными веществами. Пестициды поступают в окружающую среду после обработки сельскохозяйственных культур. Большинство из них расщепляются бактериями и грибами. Лучше всего биодеградация пестицидов удается, если микроорганизмы действуют сообща, в химических реакциях сопряженного метаболизма. При этом уже на первой стадии микробной трансформации токсичность большинства пестицидов утрачивается, что позволяет разрабатывать относительно простые биотехнологические методы борьбы с ними. Первичный гидролиз пестицидов можно проводить и с помощью ферментов, таких как гидролазы, эстеразы, фосфоэстеразы, ациламидазы. Пестициды из сточных вод можно удалять, используя иммобилизованные формы этих ферментов.

Азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, мочевина) могут быть удалены в биологическом процессе денитрификации– нитрификации. Биологическое удаление азота и фосфора, являющихся причинами эвтрофикации (зарастания озер микроводорослями, которые бурно размножаются, затем отмирают, давая пищу аэробным бактериям, потребляющим кислород, что приводит к замору рыбы) озер и каналов, находится в стадии экспериментов.

Генная модификация природных штаммов микроорганизмов с использованием иммобилизованных бактерий, применяемых в биологических процессах очистки стоков, открывает большие возможности в экологической биотехнологии.

 

яндекс.ћетрика