Biodegradacja
Biodegradacja (gr. bios ‘życie’, łac. degradatio ‘obniżenie’)[1] – biochemiczny rozkład związków organicznych przez saprobionty (głównie bakterie[1][2][3][4] i grzyby[1][2][4], ale także pierwotniaki, promieniowce, glony i robaki)[1] na proste związki nieorganiczne[1][2][3][4]. Poza organizmami żywymi, do biodegradacji przyczyniają się także czynniki naturalne, takie jak: światło słoneczne, tlen z powietrza i woda[3]. Dzięki niej rozkładowi może ulegać nawet 95% substancji organicznej[1].
Biodegradacja jest procesem bardzo powszechnym. Przebiega we wszystkich biocenozach. Zamyka ona cykle biogeochemiczne większości pierwiastków chemicznych, poprzez doprowadzenie związków do form przyswajalnych przez rośliny. O ile biodegradacja związków występujących naturalnie przebiega bardzo szybko (przykładem są lasy równikowe), o tyle rozkład substancji sztucznych, wytworzonych przez człowieka, może trwać nawet do kilku tysięcy lat (np. pochodne ropy naftowej, pestycydy, materiały wybuchowe)[2]. Mimo to proces ten ma duże znaczenie w zachowaniu środowiska naturalnego, ponieważ zmniejsza stopień jego zanieczyszczenia[3].
Dużą zdolność do biodegradacji wykazują zasobne w próchnicę, biologicznie aktywne gleby[1].
Rozkład szczątków organicznych przebiega zarówno w obecności tlenu, jak i przy jego braku. Aeroby degradują je, wykorzystując tlen jako utleniacz. Anaeroby zastępują tlen azotanami, siarczanami, jonami metali lub dwutlenkiem węgla. W ten sposób metanotrofy potrafią rozkładać węglowodory alifatyczne, a nawet ich halogenki[2].
Obecnie zastępuje się trwałe tworzywa sztuczne i detergenty odpowiednikami, które ulegają biodegradacji[3].
W przeciwieństwie do mineralizacji, terminu biodegradacja używa się raczej w odniesieniu do substancji szkodliwych (np. pestycydów)[1].
Zastosowania biodegradacji
edytujNajpopularniejszym wykorzystaniem biodegradacji przez człowieka są filtry awaryjne w biologicznych oczyszczalniach ścieków[1][2][4] oraz stawach biologicznych, służących do fermentacyjnego oczyszczania odpadów (np. z cukrowni). Konieczne jest zapewnienie odpowiednich warunków dla mikroorganizmów przeprowadzających biodegradację. Należy utrzymywać odpowiednią temperaturę oraz usunąć ze ścieków substancje toksyczne dla biodegradatorów (np. detergenty, pestycydy)[1].
Ma również zastosowanie na składowiskach odpadów[2][4], przy produkcji biogazu z odpadów i ścieków, biomasy paszowej ze ścieków[1][2][4] oraz rozpuszczalnych w wodzie pestycydów w opakowaniach podatnych na biodegradację[1].
Przez wiele lat na Ziemi nagromadziły się ogromne ilości odpadów, a nowe są wytwarzane każdego dnia. W związku z tym trwają prace nad zwiększeniem zdolności biodegradacyjnych mikroorganizmów. Równolegle do nich poszukiwane są biodegradowalne zamienniki do obecnie wykorzystywanych w przemyśle materiałów. Takie zamienniki musiałyby jednak spełniać wszystkie wymogi, które spełniają obecnie wykorzystywane tworzywa. Badania skupiają się głównie na polimerach, których produkcja w 2002 roku wyniosła ponad 180 mld ton. Rozwiązania problemu poszukuje się w dwóch kierunkach:
- Wytwarzanie biodegradowalnych polimerów, przez modyfikację istniejących materiałów (np. polimer Bioflex® – polietylen z dodatkiem skrobi, który jest bardziej podatny na biodegradację ze strony mikroorganizmów – przykład materiału biorozpraszalnego).
- Produkcja poliestrów, polieterów czy polialkoholi, zawierających grupy funkcyjne wrażliwe na działanie mikroorganizmów (np. Binolle, wyprodukowany w latach 90. XX wieku, w kompoście ulega rozkładowi w ciągu 6–24 tygodni).
Zobacz też
edytujPrzypisy
edytuj- ↑ a b c d e f g h i j k l Biodegradacja. WIEM, darmowa encyklopedia. [dostęp 2013-07-28]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-06-21)].
- ↑ a b c d e f g h i Encyklopedia Biologia. Agnieszka Nawrot (red.). Kraków: Wydawnictwo GREG, s. 60–61. ISBN 978-83-7327-756-4.
- ↑ a b c d e Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, ISBN 83-7183-240-0.
- ↑ a b c d e f Słownik terminów biologicznych PWN: biodegradacja. [dostęp 2013-07-28].
Linki zewnętrzne
edytuj- Biodegradacja. e-biotechnologia.pl.