BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKOWA: HISTORIA, CZYM SIĘ BADA, ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2026

Biotechnologia środowiskowa jest dyscypliną zajmującą się rozwojem i wykorzystaniem układów biologicznych w celu skorygowania i rozwiązać problemy zanieczyszczenia środowiska. Wykorzystuje zasady nauki, technologii i inżynierii genetycznej do obróbki materiałów organicznych i nieorganicznych, dążąc do poprawy środowiska naturalnego i dążąc do zrównoważonego rozwoju.

Jego zastosowania obejmują bioremediację i oczyszczanie ścieków, gazów i odpadów toksycznych, biodegradację materiałów, agrobiotechnologię, bioenergię, biomining oraz zwalczanie szkodników i chorób.

Biotechnologia środowiskowa wykorzystuje mikroorganizmy do przywracania warunków środowiskowych dotkniętych zanieczyszczeniem. Źródło: pixabay.com

Obecnie jego najważniejszą funkcją jest czyszczenie podłóg, wody i powietrza za pomocą bardziej zrównoważonych i ekonomicznych procesów.

Na przykład w przypadku wycieku ropy na lądzie można wytwarzać nawozy zawierające siarczany lub azotany, aby promować rozmnażanie się mikroorganizmów sprzyjających rozkładowi tej substancji.

Krótko mówiąc, biotechnologia środowiskowa pomaga naturze przezwyciężyć sytuacje braku równowagi, przywracając ekosystemy, które uległy pewnym zmianom, w większości przypadków w wyniku działań człowieka.

Historia biotechnologii środowiskowej

Biotechnologia jest obecna w historii ludzkości od czasów starożytnych, kiedy zaczęto stosować różne techniki obchodzenia się ze zwierzętami i uprawami w celu uzyskania niektórych produktów, takich jak wino, piwo, ser czy chleb.

W XIX wieku francuski chemik Louis Pasteur odkrył, że mikroorganizmy są przyczyną fermentacji, przynosząc ogromne korzyści przemysłowi spożywczemu i zdrowotnemu.

Wiele lat później brytyjski naukowiec Alexander Fleming zaobserwował wpływ bakterii penicyliny na leczenie infekcji, co pozwoliło na rozwój antybiotyków na dużą skalę.

W 1953 roku naukowcy Rosalind Franklin, James D. Watson i Francis Crick z University of Cambridge odkryli DNA i działanie kodu genetycznego. Spowodowało to bezprecedensowy postęp w dziedzinie manipulacji molekularnych, dając początek nowoczesnej biotechnologii.

Modyfikacja i transfer genów z jednego organizmu do drugiego pozwoliły na opracowanie lepszych produktów i procesów w rolnictwie i medycynie.

Z biegiem czasu, w konsekwencji negatywnego wpływu eksploatacji przemysłowej na środowisko, techniki te zaczęły być wykorzystywane do rozwiązywania problemów związanych z zanieczyszczeniami, dających początek biotechnologii środowiskowej.

Co bada biotechnologia środowiskowa?

Dyscyplina ta obejmuje dwa główne obszary studiów: biotechnologię z jednej strony i ekologię z drugiej.

Biotechnologia

Jest to nauka, która bada i analizuje organizmy żywe, aby za pomocą technologii wykorzystać ich zasoby i możliwości do wykorzystania ich w ulepszaniu produktów i innych celach.

Znajduje zastosowanie głównie w przemyśle spożywczym, medycynie, farmakologii i ochronie środowiska.

Dzięki jego zastosowaniu można uzyskać wydajniejsze leki, bardziej odporne materiały, zdrowszą żywność, odnawialne źródła energii i mniej zanieczyszczające procesy przemysłowe.

Ekologia

Jest to część biologii, która bada relacje między istotami żyjącymi oraz ze środowiskiem, w którym żyją. Jednym z jego głównych zainteresowań są zmiany zachodzące w ekosystemach w wyniku działalności człowieka.

W tym sensie od kilku lat ekologia jest związana z ruchami politycznymi i społecznymi, które na całym świecie walczą o obronę i troskę o środowisko.

Jej działania mają na celu zachowanie i regenerację zasobów naturalnych, ochronę dzikiej fauny i flory oraz zmniejszenie poziomu zanieczyszczeń generowanych przez człowieka.

W tych ramach biotechnologia środowiskowa poszukuje rozwiązań między innymi dla utraty bioróżnorodności, zmiany klimatu, dostępności nowych odnawialnych źródeł energii i zmniejszania się warstwy ozonowej.

Aplikacje

W rolnictwie biotechnologia środowiskowa umożliwia wytwarzanie żywności zawierającej więcej witamin, minerałów i białek oraz roślin, które są bardziej odporne na ataki owadów. Źródło: pixabay.com

Główne zastosowania biotechnologii środowiskowej to bioremediacja, oczyszczanie ścieków, biodegradacja materiałów i agrobiotechnologia.

Bioremediacja

Termin ten odnosi się do stosowania mikroorganizmów do obróbki substancji lub do przywracania warunków środowiskowych, na które miało wpływ zanieczyszczenie.

Na przykład niektóre bakterie, grzyby i rośliny modyfikowane genetycznie mają zdolność wchłaniania i rozkładania toksycznych pierwiastków z gleby, wody lub powietrza.

Jednym z najbardziej znanych przypadków jest modyfikacja genetyczna bakterii Deinococcus radiodurans, która ma dużą odporność na promieniowanie, dzięki czemu absorbuje jony rtęci i toluen obecne w odpadach jądrowych.

Ze swojej strony niektóre grzyby mają wysoką tolerancję na stężenie ołowiu i są używane do czyszczenia gleby zanieczyszczonej tym metalem ciężkim.

Oczyszczanie ścieków

Biotechnologię środowiskową można również wykorzystać do usuwania zanieczyszczeń fizycznych, chemicznych i biologicznych ze ścieków ludzkich.

Dzięki wykorzystaniu roślin wodnych, mikroalg i procesów biodegradacji możliwe jest oczyszczenie odpadów i poprawę ich jakości.

Agrobiotechnologia

W rolnictwie biotechnologia środowiskowa wykorzystuje żywe organizmy lub mikroorganizmy do poprawy stanu upraw i zwiększenia produkcji.

Pozwala np. Na wytwarzanie żywności zawierającej więcej witamin, minerałów i białek oraz roślin, które są bardziej odporne na ataki owadów, bez konieczności stosowania produktów chemicznych niszczących środowisko.

Ponadto umożliwia ponowne wykorzystanie pozostałości rolniczych lub ścieków do produkcji energii i biopaliw.

Biodegradacja materiałów

Biotechnologia środowiskowa umożliwia również rozwój materiałów biodegradowalnych, które rozkładają się naturalnie pod wpływem czynników biologicznych, takich jak zwierzęta, grzyby i bakterie.

Degradacja tych pierwiastków może zachodzić na dwa sposoby: przez organizmy, które potrzebują tlenu do życia (degradacja tlenowa) lub przez organizmy, które nie potrzebują tlenu w swoim metabolizmie (degradacja beztlenowa).

Ten rodzaj procesu pomaga zminimalizować poziom odpadów i pozwala uniknąć trwałości zanieczyszczeń w środowisku.

Z drugiej strony, inne możliwe zastosowania biotechnologii środowiskowej to między innymi te związane z przetwarzaniem odpadów i gazów stałych, bioenergią i biominingą, zwalczaniem szkodników i chorób oraz cyklami biogeochemicznymi.

Bibliografia

1. Castillo Rodríguez, Francisco (2005). Biotechnologia środowiskowa. Redakcja Tebar. Madryt. Hiszpania.
2. Bécares, E. (2014). Biotechnologia środowiskowa, kopciuszek biotechnologii? AmbioSciences. Czasopismo naukowe wydawane przez Wydział Nauk Biologicznych i Środowiskowych Uniwersytetu w León.
3. ISEB. Międzynarodowe Towarzystwo Biotechnologii Środowiskowej. Dostępne pod adresem: inecol.edu.mx
4. Blanch, Anicet. Biotechnologia środowiskowa. Zastosowania biotechnologiczne w poprawie stanu środowiska. Uniwersytet Barceloński.
5. Rittmann, BE (2006). Ekologia drobnoustrojów w zarządzaniu procesami w biotechnologii środowiskowej. Trends Biotechnol.
6. Biotechnologia środowiskowa, Wikipedia. Dostępne na: Wikipedia.org