Наука экобиотехнология сформировалась в 80-е годы прошлого века, а свое теперешнее короткое и емкое название получила совсем недавно. Синонимами «экобиотехнологии» являются название «биотехнология окружающей среды» или «природоохранная биотехнология»

1

Все биотехнологические процессы базируются на микробиологических процессах, и главное действующее «лицо» и инструмент, который обеспечивает прохождение тех или иных реакций — это микроорганизмы — очень важная ветвь живого мира. Вся жизнь на Земле начиналась с развития микроорганизмов. Благодаря им стабилизировались современные циклы азота, кислорода, углерода, серы. Благодаря микроорганизмам произошли первые фотосинтезирующие микроорганизмы, которые обеспечили образование кислородной атмосферы на Земле и развитие высших растений.

Но самая главная роль микроорганизмов на сегодняшний день — это деструкция. Все то, что производится на Земле живыми существами — микроорганизмами, растениями, животными и человеком, в конечном итоге утилизируется микроорганизмами, то есть разлагается до простых веществ: углекислоты, молекулярного азота, солей других элементов. Таким образом, микроорганизмы — это чистильщики планеты, которые обеспечивают постоянство функционирования нашей биосферы.

2

В связи развитием науки и техники, городов и крупных промышленных предприятий в XX веке очень сильно увеличилось воздействие человека на биосферу. Антропогенный фактор в биосфере Земли приобретает все большее и большее значение. Именном ему приписывают такие явления, как загрязнение водоемов (рек, морей, океанов и мирового океана в целом), приземного воздуха и атмосферы, почв и грунтов. Грунтовые и подземные воды разносят загрязнения на очень большие расстояния.

3

О каких загрязнениях может идти речь и чем может помочь экобиотехнология? В первую очередь, это загрязнения, которые называются биодеградабельными, то есть те загрязнения, которые могут разлагаться в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Почти на любое органическое вещество, не свойственное природе (ксенобиотик), находится микроорганизм или группа микроорганизмов, которые разлагают его до простых соединений. В частности, гербициды и пестициды, которые так широко применяются в сельском хозяйстве, могут разлагаться под действием микроорганизмов.

4

Что включает экобиотехнология? В первую очередь, технологии связанные с очисткой сточных вод. Есть бытовые сточные воды, муниципальные сточные воды — те, которые являются смесью бытовых сточных вод, сточных вод предприятий, которые находятся в области или регионе, и специфических промышленных сточных вод, которые подвержены биологической очистке. Сделать из грязной воды чистую можно только с помощью микроорганизмов в условиях активной аэрации (активного снабжения воздухом). Потому что микроорганизмы, которые используют кислород из воздуха для окисления тех или иных органических соединений, могут использовать их в очень низких концентрациях. И поэтому чистая вода, которая подходит для сброса в рыбохозяйственные водоемы, непригодна для питья. Ее могут слить в окружающую среду после очистки — в реку, в озеро или напрямую в море, как, например, в Петербурге.

Рекомендуем по этой теме:
3248
Экобиотехнологии
5

Есть микроорганизмы, которые живут без доступа кислорода — кислород им не нужен и даже вреден, это анаэробные микроорганизмы, самые древние обитатели нашей планеты. Они могут разлагать органические соединения без доступа кислорода и при этом производить метан и водород. Сегодня водород — второй энергетический биогенный субстрат, который привлекает большое внимание. Метан и водород являются важными альтернативными источниками энергии.

Объединив усилия аэробных и анаэробных организмов, можно снизить дорогостоящую очистку сточных вод и обработку отходов, получив метан. Подобные технологии уже применяется в Москве на Курьяновской станции очистки сточных вод. Биогаз, который получают в метантанках используют для производства энергии. А в Хельсинки на городских очистных сооружениях порядка пятидесяти процентов энергетических затрат покрывается за счет использования биогенного метана, полученного непосредственно на станции.

6

Колоссальную экологическую проблему представляет загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами в местах их добычи и переработки. Однако существуют микроорганизмы, которые помогают получать металлы из того, что уже отработано и складировано в отвалы, то есть выброшено. При этом удается предотвратить загрязнение почв, грунтов, поверхностных и грунторвых вод тяжелыми металлами и дополнительно добывать из отходов ценные металлы, например, золото. Технология микробного выщелачивания металлов из бедных руд и отвалов разработана в Институте микробиологии имени В. С. Виноградского РАН.

7

Цель экобиотехнологии и ее основы — природоохранной микробиологии — обезвредить последствия негативного влияния человека на окружающую среду и обеспечить человечеству хорошее качество проживания в экологически чистых экосистемах. Например, в нашей лаборатории мы много работаем с микроорганизмами, которые растут при низкой температуре. Россия находится в зоне умеренного и бореального климата, и очень важно иметь технологии, позволяющие очистить рассеянное загрязнение в почвах, в грунтах и водоемах. Термин «биоремидиация» уже хорошо известен, например, в связи с очисткой очень сильно загрязненных на военных полигонов, где разливалось токсичное топливо и большие участки земли необходимо обеззараживать. Также должны быть разработаны эффективные методы экобиотехнологии для рекультивации и повторного использования территорий, занятых полигонами твердых бытовых отходов (ТБО) и несанкционированными свалками. В лаборатории микробиологии антропогенных мест обитания Института микробиологии имени С. Н. Виноградского РАН разрабатываются биотехнологические методы уменьшения эмиссии опасного тепличного газа метана с поверхности полигонов ТБО и альтернативной захоронению на полигонах ТБО эффективный анаэробной обработки различных органических отходов в биореакторах с получением энергоносителей водорода и метана. С нашим участием разработана и реализована на практике, в частности на строительных площадках объектов Олимпиады 2014 года, технология глубокой очистки сточных вод с эффективным удалением органических загрязнений и азота.