Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae pobl yn fwy a mwy ymwybodol o bwysigrwydd amgylchedd ecolegol, ac yn sylweddoli na ellir cyflawni datblygiad economaidd ar gost yr amgylchedd ecolegol, oherwydd yr amgylchedd naturiol yw'r sylfaen faterol ar gyfer goroesi ac atgenhedlu pobl, a'r amddiffyniad. a gwella'r amgylchedd naturiol yw'r rhagofyniad ar gyfer goroesi a datblygu dynol.
Yn ôl astudiaeth a gyhoeddwyd mewn adroddiadau gwyddonol ar Fawrth 19, 2020, gall agor pecynnu plastig (fel bagiau plastig siocled a photeli) mewn gwaith dyddiol gynhyrchu ychydig bach o ronynnau plastig bach llai na 5mm o hyd, sef micro-blastigau.
Ar hyn o bryd, nid yw'r ymchwil wedi bod yn glir ynghylch y risgiau a'r gwenwyndra posibl a ddaw yn eu sgil a sut y maent yn cael eu hamsugno gan fodau dynol, ac mae angen yr ymchwil nesaf ar gyfer bodau dynol.
O'r ymchwil uchod, gall plastigau bob dydd ddod â micro-blastigau a allai fod yn niweidiol i iechyd. Fodd bynnag, mae mwy o ddadlau ynghylch plastigau.
Heddiw, rydyn ni'n mynd i siarad am y berthynas rhwng plastig a micro-organeb, un o'r prif lygredd amgylcheddol, a thrafod sut i ddefnyddio micro-organeb i ddatrys problem llygredd plastig. Y gobaith yw y bydd y papur hwn yn rhoi rhywfaint o ysbrydoliaeth i ddiwydiannau perthnasol ac ymarferwyr gwyddonol a thechnolegol ac yn atgoffa darllenwyr i roi sylw i ddiogelu'r amgylchedd.
Manteision ac anfanteision plastigau
Yn y 1950au, gyda dyfodiad yr "oes blastig", mae'r dechnoleg adeiladu wedi cael newidiadau aruthrol. Mae datblygiad diwydiant tanwydd ffosil wedi dod ag ystod eang o blastigau, o ddeunyddiau inswleiddio i ddeunyddiau mecanyddol i haenau, mae pob math o ddeunyddiau wedi newid. Heddiw, mae plastigau yn dal i fod yn rhan hollbresennol o bob cydran adeiladu.
Nid pensaernïaeth yn unig mohono, mae'n blastig ym mhobman mewn gwirionedd. Gellir dod o hyd i blastig yn y dillad rydyn ni'n eu gwisgo, y tai rydyn ni'n byw ynddynt a'r ceir rydyn ni'n eu gyrru. Gellir dod o hyd i blastig hefyd yn y teledu rydyn ni'n ei wylio, y cyfrifiaduron rydyn ni'n eu defnyddio a'r offer rydyn ni'n eu defnyddio. Mae pobl yn defnyddio cynhyrchion plastig mewn gwahanol leoedd i wneud bywyd yn fwy cyfleus, mwy diogel a phleserus.
Ond mewn gwirionedd, mae deunydd crai plastig yn dod yn bennaf o olew neu nwy naturiol, a fydd yn achosi llawer o broblemau. Er enghraifft, mae adnoddau olew yn gyfyngedig iawn. Er enghraifft, yn y broses o echdynnu a mireinio olew, mae'n hawdd iawn achosi llygredd. Yn ychwanegol at y llygredd safonol a achosir gan y broses fwyngloddio a mireinio, mae potensial ar gyfer damweiniau difrod ecolegol mawr fel y gollyngiad olew enfawr ar hyd Arfordir y Gwlff yn 2010.
Ar y llaw arall, mae cemegolion gwenwynig yn cael eu rhyddhau wrth gynhyrchu plastigau. Bydd llawer o gemegau niweidiol yn cael eu cynhyrchu ynghyd â gweithgynhyrchu plastigau, ac yna'n anochel byddant yn mynd i mewn ac yn dinistrio ein hecosystem trwy ddŵr, pridd ac aer. Mae llawer o'r cemegau hyn yn llygryddion organig parhaus, un o'r tocsinau mwyaf dinistriol ar y ddaear.
Yn fwy na hynny, mae'n anodd diraddio plastigau. Gall rhai bagiau a photeli plastig fynd trwy gannoedd, miloedd, neu hyd yn oed filiynau o flynyddoedd heb eu diraddio, oherwydd nid yw'r mwyafrif o ficro-organebau eu natur yn defnyddio plastig fel bwyd, felly ni fyddant yn ei ddadelfennu.
Fodd bynnag, gallai rhai microbau newydd a ddarganfuwyd yn ddiweddar ein helpu i ddatrys y broblem hon.
Mae bacteria newydd yn helpu plastigau i ddiraddio
Polystyren yw cydran allweddol cynhyrchion plastig tafladwy fel cwpanau tafladwy, llestri bwrdd, teganau a deunyddiau pecynnu. Ar hyn o bryd, mae cynhyrchu a defnyddio polystyren mewn amrywiol ddiwydiannau yn cynyddu'n esbonyddol, sy'n fygythiad mawr i'r amgylchedd, ac mae effeithlonrwydd isel defnyddio gwastraff yn gwaethygu'r broblem hon.
Yn ôl ystadegau’r Cenhedloedd Unedig, mae tua 300 miliwn o dunelli o wastraff plastig yn cael eu cynhyrchu bob blwyddyn yn y byd, dim ond tua 10% ohonynt yn cael eu hailgylchu. Amcangyfrifir bod India yn defnyddio tua 16.5 miliwn tunnell o blastig y flwyddyn. Mae AIPMA yn amcangyfrif bod y diwydiant plastigau yn cynhyrchu tua 14 miliwn o dunelli o bolystyren, pob un ohonynt yn ddiraddiadwy.
Yn ddiweddar, cyhoeddodd Prif Weinidog India, erbyn 2022, na fydd cynhyrchion plastig tafladwy yn cael eu defnyddio yn India mwyach, sy'n cyfrif am un rhan o bump o gynhyrchion plastig dyddiol, felly bydd y fenter hon o arwyddocâd mawr yn India.
Yn ddiweddar, fodd bynnag, darganfu tîm Richa priyadarshini o Brifysgol SHIV nadar yn Grand Noida, Uttar Pradesh, India, ddau fath o facteria "plastig bwytadwy" o'r gwlyptir yn Grand Noida, a allai ddarparu dewis arall amgylcheddol i ddatrys yr argyfwng llygredd plastig.
Y ddau facteria sydd wedi'u hynysu gan y tîm yw'r straen exiguobacterium dr11 a'r straen exiguobacterium undae dr14. Mae'r ymchwil yn dangos bod ganddyn nhw'r potensial i ddadelfennu polystyren.
"Mae ein data yn dangos y ffaith y gall y bacteria eithafol, exiguobacterium, ddiraddio polystyren ac y gellir ei ddefnyddio ymhellach i leihau llygredd amgylcheddol a achosir gan blastigau," meddai priyadarshini
"Mae gwlyptiroedd yn un o'r cynefinoedd mwyaf amrywiol ar gyfer micro-organebau, ond maen nhw'n gymharol heb eu harchwilio," meddai priyadarshini. Felly, mae'r ecosystemau hyn yn lleoedd delfrydol i ynysu bacteria â chymwysiadau biotechnolegol newydd. "
Mae gan bolystyren bwysau moleciwlaidd uchel a strwythur polymer cadwyn hir, ac mae ganddo berfformiad gwrth-ddiraddio da. Dyna pam maen nhw'n parhau yn yr amgylchedd, yn ôl ymchwil a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn RSC.
Canfu'r tîm, pan ddaeth y ddau facteria ynysig i gysylltiad â phlastig (polystyren), eu bod yn ei ddefnyddio fel ffynhonnell garbon a'i ddefnyddio i wneud bioffilmiau. Mae hyn yn newid priodweddau ffisegol polystyren ac yn cychwyn proses ddiraddio naturiol. Yna, gall bacteria ddinistrio'r gadwyn bolymer trwy ryddhau hydrolase.
Ar hyn o bryd, mae'r tîm yn ceisio gwerthuso proses metabolig y straenau hyn er mwyn eu defnyddio mewn bio-gyfryngu amgylcheddol.
"Pan oeddem yn gwneud ymchwil wyddonol ar wlyptiroedd campws, fe ddaethom o hyd i facteria yn 'blastig bwytadwy yn anfwriadol,'" meddai rupamanjari Ghosh, is-lywydd Prifysgol SHIV nadar. Mae hwn yn ddatrysiad cymharol ddelfrydol i dorri dirywiad naturiol plastigau a chyflawni bioddiraddio. "
Ychwanegodd Priyadarshini: "dim ond ar y dechrau y gwnaethom archwilio'r ardal i ddeall y rhywogaethau bacteriol yn yr ardaloedd hyn, ond yn y pen draw ynyswyd llawer o rywogaethau bacteriol â defnyddiau unigryw."
Tynnodd sylw, wrth ddarganfod straen newydd gyda bioddiraddadwyedd plastigau, y gellir darganfod ensymau newydd a llwybrau metabolaidd posibl hefyd, a fydd yn cyfrannu at y bio-adfer yn y dyfodol.
Mae'r ymchwilwyr yn tynnu sylw y gall y ddau facteria adeiladu bioffilmiau ar wyneb polystyren. Mae biofilm yn gasgliad o gelloedd bacteriol, ar ffurf cymuned agregu, i gyflawni dwysedd celloedd uchel iawn, sy'n arwain at ensymau diraddiol polymer i chwarae rhan gryfach.
Dywedodd Priyadarshini: "mae'n anodd diraddio polystyren. Cyn bioddiraddio, mae angen rhyw fath o ragfarnu, fel cemegol, thermol a ffotocsidiad."
Gall Dr11 a dr14 nid yn unig ffurfio bioffilm ar bolystyren heb ei drin, ond hefyd diraddio plastigau heb eu haddasu.
Dywedodd Priyadarshini hefyd: "yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae dibyniaeth pobl ar gynhyrchion plastig wedi cynyddu'n fawr, sydd wedi arwain at lawer iawn o gronni plastig yn yr amgylchedd ac yn cael effaith negyddol ar yr ecosystem. Felly, mae angen dulliau cynaliadwy o ddiraddio plastig ar bobl. "
Yn ogystal â cheisio diraddio plastig, mae yna lawer o bobl yn chwilio am ddeunyddiau newydd a all ddisodli plastigau a'u diraddio.
O'r chwith i'r dde: Anne Schauer Gimenez, Allison pieja a Molly Morse o ddeunyddiau mango. Wrth eu hymyl mae tanc eplesu biopolymer y gwaith trin carthion ger Bae San Francisco, sy'n darparu'r methan sydd ei angen ar y bacteria i gynhyrchu bioplastigion. Ffynhonnell y llun: Chris Joyce / NPR
Biopolymerau i gymryd lle plastigau
Mae busnes cychwynnol o Silicon Valley yn ceisio tynnu plastig o ddillad ac yna ychwanegu rhywbeth arall, polymer bioddiraddadwy sy'n disodli plastig.
Mae polymer yn foleciwl cadwyn hir sy'n cynnwys llawer o'r un unedau. Mae'r math hwn o ddeunydd yn aml yn fwy gwydn ac elastig. Mae plastig yn bolymer wedi'i wneud o gynhyrchion petroliwm. Fodd bynnag, o ran natur, mae biopolymerau fel seliwlos mewn pren neu sidan o bryfed sidan yn ymddangos yn aml. Maent yn wahanol i blastigau yn yr ystyr y gellir eu dadelfennu'n sylweddau naturiol.
Mae Molly Morse yn gobeithio gwneud biopolymerau a all ddisodli rhai plastigau. Mae hi'n rhedeg cwmni bach o'r enw deunyddiau mango. Mango yw ei hoff ffrwyth. Mae hi'n gobeithio y bydd enw ei chwmni'n swnio'n wahanol i gwmnïau technoleg eraill yn ardal y bae.
"Dydyn ni ddim yn gwmni cychwyn nodweddiadol Silicon Valley, rydyn ni'n cynhyrchu polymerau mewn gwaith trin dŵr gwastraff, dydyn ni ddim yn griw o bobl yn codio mewn garej," meddai Morse
Felly, sut mae hi'n gwneud bioplastigion mewn gwaith trin carthion?
Dywedodd Morse iddi ddechrau pan oedd hi yn yr ysgol gynradd. Aeth i acwariwm a baglu ar arddangosfa, efelychiad o sbwriel plastig yn arnofio yn y cefnfor.
Roedd hi'n cofio: "mae yna strwythur tebyg i bysgod enfawr gyda chregyn clam, yn union fel plastigau ewyn McDonalds. Cefais fy dychryn, fy nychryn yn llwyr. Mae'r arddangosfa hon wedi newid fy mywyd. Rwy'n credu ei bod yn hurt. Rwyf am ei newid."
O ganlyniad, mae Morse wedi bod yn dilyn ei freuddwyd ac wedi sicrhau ei Ph.D. mewn peirianneg amgylcheddol o Brifysgol Stanford. Mewn cynhadledd wyddoniaeth yn 2006, cyfarfu â pheiriannydd ifanc arall, Anne Schauer Gimenez. "Dwi ddim yn credu y byddwn ni'n dechrau siarad am sut i wneud hyn tan tua 4 y bore," meddai Schauer - Gimenez
Y broses yw defnyddio bacteria i wneud biopolymerau.
Mae rhai bacteria yn gallu bwydo ar fethan a gwneud eu biopolymerau eu hunain, yn enwedig os ydych chi'n eu bwydo'n dda, byddant yn cynhyrchu ac yn cronni mwy o biopolymerau. "Os ydym yn cael braster o fwyta gormod o hufen iâ neu siocled, yna bydd y braster yn ein cyrff yn cronni, ac felly hefyd y bacteria," eglura Morse
I wneud biopolymerau, mae angen llawer o fwyd ar facteria. Dyna pam mae deunyddiau mango wedi adeiladu safle mewn gwaith trin dŵr gwastraff o'r enw dŵr glân Silicon Valley yn Redwood, California, ger Bae San Francisco. Cefnogir y cwmni gan sefydliadau fel y Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol.
Mae amhureddau mewn carthffosiaeth, neu o leiaf nwy methan o garthffosiaeth, yn fwyd bacteriol. Mae'r gweithfeydd trin fel arfer yn llosgi'r methan neu'n ei ollwng yn uniongyrchol i'r awyr. Mae methan yn nwy tŷ gwydr pwerus, pan fydd yn cael ei ollwng i'r atmosffer, bydd yn achosi cynhesu byd-eang. Mae deunyddiau mango yn ei fwydo i facteria.
Cwblheir y broses hon mewn tanc eplesu, sydd wrth ymyl tanc dur mawr wedi'i lenwi â charthffosiaeth. Dangosodd y peiriannydd Mango Allison pieja eu dyfais: mae'n edrych fel casgen gwrw fawr gyda thiwb ynddo, fel gwymp mewn gwythïen. "Dyma lle mae gwyrthiau'n digwydd," meddai
"Rydyn ni'n ychwanegu methan ac ocsigen i'r fermenter yn gyson ac yn gollwng ein 'saws cyfrinachol' i'r fermenter yn ôl y ffordd mae'r bacteria'n tyfu," meddai Allison pieja, microbiolegydd yn mango
Mae "saws cyfrinachol" yn ychwanegyn a ddatblygwyd gan y tîm i gynnal y broses hon.
Yn y pen draw, pan gafodd y bacteria eu tewhau, agorodd y tîm y fermenter i gael biopolymerau. Maen nhw'n ei sychu a'i droi'n bêl.
Hyd yn hyn, maent wedi cludo bron i 2000 pwys o biopolymerau i gwmnïau sydd â diddordeb. Eu prif farchnad darged yw tecstilau, er eu bod yn dweud y gellir defnyddio biopolymerau ar gyfer pecynnu hefyd.
Gellir defnyddio'r biopolymerau hyn i gynhyrchu edafedd sidan lliwgar sy'n edrych ac yn teimlo fel "plastigau" fel ffibrau polyester. Y gobaith yw y bydd y biopolymer hwn yn cael ei wehyddu i ddillad i ddisodli plastigau mewn tecstilau.
Llawes o ddillad wedi'u gwneud o biopolymer. Mae tîm Mango yn gweithio gyda sawl cwmni i brofi effeithiolrwydd eu biopolymerau ar decstilau. Credyd delwedd: Chris Joyce / NPR
Anfanteision biopolymerau
Dywedodd Schauer-Gimenez y byddai dillad o'r fath yn ddiraddiadwy, a oedd yn dychryn pobl: "O fy gosh, rydych chi'n bwriadu gwneud gwisg nofio gyda'ch deunyddiau? Rydw i'n mynd i'r cefnfor, bydd yn bioddiraddio Corff i mi! 'Dywedais,' Na, na, nid felly y mae. '"
Er mwyn diraddio, mae angen y tymheredd cywir a'r bacteria cyfatebol ar biopolymerau i'w treulio, ac mae'r broses ddiraddio yn gofyn am amlygiad parhaus am wythnosau neu fisoedd. Mae Morse yn cydnabod y bydd yn cymryd mwy o amser os nad yw'r amodau'n briodol, fel yn anialwch sych Arizona neu lawr y cefnfor.
Mae hyn yn anfantais i biopolymerau hyd yn hyn, ac nid yw rhywfaint o fioddiraddio mor gyflym ag yr addawsant.
Gosododd John Weinstein, athro bioleg ym Mhrifysgol Castle South Carolina, fagiau wedi'u gwneud o bolymer corn mewn gwlyptiroedd a chanfod eu bod yn diraddio yn arafach na bagiau plastig cyffredin. "Fe wnaethoch chi greu deunydd newydd, ond sut y chwalodd? Cefais fy synnu," meddai am bioplastigion.
"Mae'n ymwneud ag amodau amgylcheddol," meddai Ramani Narayan, peiriannydd cemegol ac arbenigwr bioplastigion ym Mhrifysgol Talaith Michigan. "Po hiraf yw bioddiraddio, yr hiraf y bydd y gwastraff yn bodoli. Yn ystod y cyfnod hwn, bydd yn cael effaith negyddol ddifrifol ar yr amgylchedd. Effaith, mae hyn yn rhywbeth y mae angen ei ystyried yn ofalus."
Dywed tîm Mango Materials fod eu deunydd yn biopolymer ar ffurf polyhydroxyalkanoate neu PHA. Yn wahanol i'r mwyafrif o biopolymerau, nid oes angen ei ailgylchu. O dan amodau priodol, bydd yn barod mewn mis neu ddau. Gellir ei bioddiraddio. Ar hyn o bryd mae eu cynhyrchion yn cael profion annibynnol i gadarnhau hyn.
Mae Morse yn cydnabod bod llawer o waith i'w wneud o hyd i baratoi'r ffordd ar gyfer biopolymerau. Anogodd bobl i ddefnyddio llai o blastig ac ailddefnyddio eitemau yn lle eu taflu. Ond mae hi'n dilyn breuddwyd ei phlentyndod-i ddod o hyd i rywbeth gwell na phlastig.
"Ni fyddwn yn gwneud hyn oni bai ein bod yn argyhoeddedig bod hwn yn ddatrysiad i broblem fyd-eang enfawr."
Llygredd plastig: sut i'w ddatrys?
Ar hyn o bryd, mae plastig yn dal yn hanfodol yn ein bywyd, ond oherwydd ei ddiraddiad araf, mae wedi arwain at gyfres o lygredd amgylcheddol. I ddatrys y broblem hon, mae angen i ni allu ailgylchu plastigau yn ein bywyd.
Yn ail, gyda datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg, efallai y bydd pobl yn dod o hyd i ffyrdd o leihau llygredd neu gynhyrchu biomaterials newydd yn lle plastigau o'r micro-organebau eu natur.
Ni waeth pa ffordd, mae'n bwysig bod yn ffafriol i'r amgylchedd a datblygiad dynol.
Datrysiad ailgylchu poteli PET, http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=12 >
Datrysiad ailgylchu poteli HDPE / PP, http://www.get-recycling.com/solutions_show.asp?id=11 >
