Under de senaste åren är människor mer och mer medvetna om vikten av ekologisk miljö och inser att ekonomisk utveckling inte kan uppnås på bekostnad av ekologisk miljö, eftersom den naturliga miljön är den materiella grunden för människans överlevnad och reproduktion och skyddet och förbättring av den naturliga miljön är förutsättningen för människans överlevnad och utveckling.
Enligt en studie som publicerades i vetenskapliga rapporter den 19 mars 2020 kan öppning av plastförpackningar (som chokladplastpåsar och flaskor) i det dagliga arbetet producera en liten mängd små plastpartiklar som är mindre än 5 mm långa, nämligen mikroplast.
För närvarande har forskningen inte varit tydlig om de risker och möjliga toxicitet de medför och hur de absorberas av människor, och nästa forskning behövs för människor.
Från ovanstående forskning kan vardagsplast ta med mikroplast som kan vara skadligt för hälsan. Men det finns mer kontroverser om plast.
Idag kommer vi att prata om förhållandet mellan plast och mikroorganism, en av de viktigaste miljöföroreningarna, och diskutera hur man använder mikroorganism för att lösa problemet med plastföroreningar. Förhoppningen är att detta dokument kommer att ge viss inspiration till relevanta industrier och vetenskapliga och tekniska utövare och påminna läsarna att uppmärksamma miljöskyddet.
Fördelar och nackdelar med plast
Under 1950-talet, med tillkomsten av "plaståldern", har konstruktionstekniken genomgått enorma förändringar. Utvecklingen av fossil bränsleindustri har lett till ett brett spektrum av plast, från isoleringsmaterial till mekaniska material till beläggningar, alla typer av material har förändrats. Idag är plast fortfarande en allestädes närvarande del av varje byggnadskomponent.
Det är inte bara arkitektur, det är faktiskt plast överallt. Plast finns i kläderna vi bär, husen vi bor i och bilarna vi kör. Plast kan också hittas i TV: n vi tittar på, datorerna vi använder och verktygen vi använder. Människor använder plastprodukter på olika ställen för att göra livet mer bekvämt, säkrare och roligare.
Men faktiskt kommer råmaterialet från plast främst från olja eller naturgas, vilket kommer att orsaka många problem. Till exempel är oljeresurserna mycket begränsade. Till exempel i processen med utvinning och förädling av olja är det mycket lätt att orsaka föroreningar. Förutom den normala föroreningen som orsakats av gruv- och raffineringsprocessen finns det potential för stora ekologiska skador, till exempel det stora oljeutsläppet längs Gulf Coast 2010.
Å andra sidan släpps giftiga kemikalier under produktion av plast. Många skadliga kemikalier kommer att produceras tillsammans med tillverkning av plast, och kommer sedan oundvikligen att komma in och förstöra vårt ekosystem genom vatten, jord och luft. Många av dessa kemikalier är persistenta organiska föroreningar, ett av de mest destruktiva gifterna på jorden.
Dessutom är plast svårt att nedbrytas. Vissa plastpåsar och flaskor kan gå igenom hundratals, tusentals eller till och med miljoner år utan nedbrytning, eftersom de flesta mikroorganismer i naturen inte använder plast som mat, så de kommer inte att sönderdelas.
Vissa nya mikrober som upptäckts nyligen kan dock hjälpa oss att lösa detta problem.
Nya bakterier hjälper plast att bryta ner
Polystyren är den viktigaste komponenten i engångsplastprodukter som engångskoppar, porslin, leksaker och förpackningsmaterial. För närvarande ökar produktion och konsumtion av polystyren i olika industrier exponentiellt, vilket utgör ett stort hot mot miljön, och den låga effektiviteten i avfallsanvändning förvärrar detta problem.
Enligt FN: s statistik produceras cirka 300 miljoner ton plastavfall varje år i världen, varav endast cirka 10% återvinns. Det uppskattas att Indien konsumerar cirka 16,5 miljoner ton plast per år. AIPMA uppskattar att plastindustrin producerar cirka 14 miljoner ton polystyren, som alla är icke nedbrytbara.
Nyligen meddelade Indiens premiärminister att 2022 inte längre kommer att användas engångsplastprodukter i Indien, som står för en femtedel av dagliga plastprodukter, så detta initiativ kommer att ha stor betydelse i Indien.
Nyligen upptäckte emellertid Richa priyadarshinis team från SHIV nadar University i Grand Noida, Uttar Pradesh, Indien, två typer av "ätbar plast" -bakterier från våtmarken i Grand Noida, vilket kan utgöra ett miljöalternativ för att lösa plastföroreningskrisen.
De två bakterierna som isolerats av teamet är exiguobacterium-stammen dr11 och exiguobacterium undae-stammen dr14. Forskningen visar att de har potential att sönderdela polystyren.
"Våra data visar att de extremofila bakterierna, exiguobacterium, kan förstöra polystyren och kan användas ytterligare för att minska miljöföroreningar orsakade av plast," sade priyadarshini
"Våtmarker är en av de mest varierande livsmiljöerna för mikroorganismer, men de är relativt outforskade," sade priyadarshini. Därför är dessa ekosystem idealiska platser för att isolera bakterier med nya biotekniska tillämpningar. "
Polystyren har hög molekylvikt och långkedjad polymerstruktur och har god anti-nedbrytningsprestanda. Det är därför de fortsätter i miljön, enligt forskning publicerad i tidskriften RSC.
Teamet fann att när de två isolerade bakterierna kom i kontakt med plast (polystyren), använde de den som en kolkälla och använde den för att göra biofilmer. Detta ändrar de fysiska egenskaperna hos polystyren och startar en naturlig nedbrytningsprocess. Sedan kan bakterier förstöra polymerkedjan genom att släppa hydrolas.
För närvarande försöker teamet utvärdera metabolismprocessen för dessa stammar för att använda dem i miljöbioremediering.
"När vi gjorde vetenskaplig forskning på campus våtmarker hittade vi oavsiktligt bakterier i 'ätlig plast'," sa rupamanjari Ghosh, vice president för SHIV nadar University. Detta är en relativt idealisk lösning för att bryta den naturliga nedbrytningen av plast och genomföra biologisk nedbrytning. "
Priyadarshini lade till: "Vi undersökte bara området först för att förstå bakteriearterna i dessa områden, men isolerade så småningom många bakteriearter med unika användningsområden."
Hon påpekade att med upptäckten av nya stammar med biologiskt nedbrytbarhet av plast kan nya enzymer och potentiella metaboliska vägar också upptäckas, vilket kommer att bidra till framtida bioremediering.
Forskarna påpekar att båda bakterierna kan bygga biofilmer på ytan av polystyren. Biofilm är en samling av bakterieceller, i form av aggregeringsgemenskap, för att uppnå en mycket hög celltäthet, vilket leder till att polymernedbrytande enzymer spelar en starkare roll.
Priyadarshini sa: "polystyren är svår att nedbrytas. Innan biologisk nedbrytning krävs någon form av förbehandling, såsom kemisk, termisk och fotooxiderad."
Dr11 och dr14 kan inte bara bilda biofilm på obehandlad polystyren utan också bryta ned omodifierad plast.
Priyadarshini sade också: "Under de senaste åren har människors beroende av plastprodukter ökat kraftigt, vilket har lett till en stor mängd plastansamling i miljön och har haft en negativ inverkan på ekosystemet. Därför behöver människor hållbara metoder för plastnedbrytning. "
Förutom att försöka bryta ner plast finns det många som letar efter nya material som kan ersätta plast och bryta ner dem.
Från vänster till höger: Anne Schauer Gimenez, Allison pieja och Molly Morse av mangomaterial. Bredvid dem ligger biopolymerfermenteringstanken i avloppsreningsverket nära San Francisco Bay, som förser bakterierna med metan de behöver för att producera bioplast. Fotokälla: Chris Joyce / NPR
Biopolymerer för att ersätta plast
En Silicon Valley-start försöker utvinna plast från kläder och sedan lägga till något annat, en biologiskt nedbrytbar polymer som ersätter plast.
Polymer är en långkedjig molekyl som består av många samma enheter. Denna typ av material är ofta mer hållbart och elastiskt. Plast är en polymer tillverkad av petroleumprodukter. I naturen förekommer emellertid ofta biopolymerer som cellulosa i trä eller siden av silkesmaskar. De skiljer sig från plast genom att de kan sönderdelas till naturliga ämnen.
Molly Morse hoppas kunna skapa biopolymerer som kan ersätta vissa plaster. Hon driver ett litet företag som heter mangomaterial. Mango är hennes favoritfrukt. Hon hoppas att hennes företags namn låter annorlunda än andra teknikföretag i vikområdet.
"Vi är inte en typisk Silicon Valley-start, vi producerar polymerer i en reningsverk, vi är inte ett gäng människor som kodar i ett garage," sade Morse
Så, hur gör hon bioplast i en reningsverk?
Morse sa att det började när hon gick i grundskolan. Hon gick till ett akvarium och snubblat över en utställning, en simulering av plastavfall som flyter i havet.
Hon erinrade om: "Det finns en super enorm fiskliknande struktur med musselskal, precis som McDonalds skumplast. Jag blev skrämd, helt rädd. Den här utställningen har förändrat mitt liv. Jag tycker att det är löjligt. Jag vill ändra det."
Som ett resultat har Morse förföljt sin dröm och fått sin doktorsexamen. i miljöteknik från Stanford University. Vid en vetenskapskonferens 2006 träffade hon en annan ung ingenjör, Anne Schauer Gimenez. "Jag tror inte att vi kommer att börja prata om hur vi gör detta förrän omkring klockan fyra," sa Schauer - Gimenez
Processen är att använda bakterier för att framställa biopolymerer.
Vissa bakterier kan mata på metan och göra sina egna biopolymerer, särskilt om du matar dem väl, kommer de att producera och ackumulera fler biopolymerer. "Om vi får fett från att äta för mycket glass eller choklad, kommer fettet i våra kroppar att byggas upp, och det kommer också bakterierna att förklara," förklarar Morse
För att göra biopolymerer behöver bakterier mycket mat. Det är därför mangomaterial har byggt en plats vid en reningsverk som heter Silicon Valley rent vatten i Redwood, Kalifornien, nära San Francisco Bay. Företaget stöds av institutioner som National Science Foundation.
Föroreningar i avlopp, eller åtminstone metangas från avlopp, är bakteriefoder. Behandlingsanläggningarna bränner vanligtvis metan eller släpper ut den direkt i luften. Metan är en kraftfull växthusgas, när den släpps ut i atmosfären kommer den att orsaka global uppvärmning. Mangomaterial matar det till bakterier.
Denna process avslutas i en jäsningstank, som ligger bredvid en stor stålbehållare fylld med avloppsvatten. Mangotekniker Allison pieja visade upp sin uppfinning: det ser ut som en stor ölfat med ett rör i det, som en droppe i en ven. "Det är här som mirakel händer," sade hon
"Vi tillsätter ständigt metan och syre till jäsningsmedlet och släpper vår" hemliga sås "i jäsaren enligt sättet bakterierna växer," säger Allison pieja, en mikrobiolog vid mango
"Hemlig sås" är en tillsats som utvecklats av teamet för att upprätthålla denna process.
Så småningom, när bakterierna göddes, öppnade teamet jäsningsmedlet för att få biopolymerer. De torkar den och förvandlar den till en boll.
Hittills har de skickat nästan 2000 pund biopolymerer till intresserade företag. Deras främsta målmarknad är textilier, även om de säger att biopolymerer också kan användas för förpackning.
Dessa biopolymerer kan användas för att producera färgglada sidentrådar som ser ut och känns som "plast" som polyesterfibrer. Man hoppas att denna biopolymer kommer att vävas i kläder för att ersätta plast i textilier.
Ärm av kläder gjorda av biopolymer. Mango-teamet samarbetar med flera företag för att testa deras biopolymerers effektivitet på textilier. Bildkredit: Chris Joyce / NPR
Nackdelar med biopolymerer
Schauer-Gimenez sa att sådana kläder skulle vara nedbrytbara, vilket skrämde människor: "Åh min herre, du planerar att göra en baddräkt med dina material? Jag går till havet, det kommer att bryta ner mig kropp!" Jag sa, "Nej, Nej, det är inte så. '"
För att bryta ner behöver biopolymerer rätt temperatur och motsvarande bakterier för att smälta dem, och nedbrytningsprocessen kräver kontinuerlig exponering i veckor eller månader. Morse erkänner att det kommer att ta längre tid om förhållandena inte är lämpliga, till exempel i den torra Arizonaöknen eller havsbotten.
Detta är en nackdel med biopolymerer hittills, och viss biologisk nedbrytning är inte så snabb som de lovade.
John Weinstein, en biologiprofessor vid Castle University of South Carolina, placerade påsar av majspolymer i våtmarker och fann att de bryts ner långsammare än vanliga plastpåsar. "Du skapade ett nytt material, men hur bryts det ner? Jag blev förvånad," sa han om bioplast.
"Det handlar om miljöförhållanden", säger Ramani Narayan, en kemisk ingenjör och bioplast-expert vid Michigan State University. "Ju längre biologisk nedbrytning är, desto längre kommer avfallet att existera. Under denna period kommer det att ha en allvarlig negativ inverkan på miljön. Påverkan, detta är något som måste noggrant övervägas."
Mango Materials team säger att deras material är en biopolymer i form av ett polyhydroxialkanoat eller PHA. Till skillnad från de flesta biopolymerer kräver det inte återvinning. Under lämpliga förhållanden är den klar om en månad eller två. Kan biologiskt nedbrytas. Deras produkter genomgår för närvarande oberoende tester för att bekräfta detta.
Morse erkänner att mycket arbete återstår att göra för att bana väg för biopolymerer. Hon uppmanade människor att använda mindre plast och återanvända föremål istället för att kasta bort dem. Men hon förföljer sin barndomsdröm - att hitta något bättre än plast.
"Vi kommer inte att göra detta om vi inte är övertygade om att detta är en lösning på ett enormt globalt problem."
Plastföroreningar: hur löser man det?
För närvarande är plast fortfarande viktigt i vårt liv, men på grund av dess långsamma nedbrytning har det lett till en serie miljöföroreningar. För att lösa detta problem måste vi kunna återvinna plast i våra liv.
För det andra, med utvecklingen av vetenskap och teknik, kan människor hitta sätt att minska föroreningar eller producera nya biomaterial i stället för plast från mikroorganismerna i naturen.
Oavsett vilket sätt det är, är det viktigt att främja miljön och människans utveckling.
