foxline / Getty Images
Биоремедиация – это увлекательная область для изучения, если вас интересуют экология, экосистемы и восстановление природы. Это процесс, при котором используются растения, бактерии или грибы для очистки загрязнённого воздуха, почвы или воды. Существует широкий спектр природных процессов, которые можно задействовать для устранения последствий нашей деятельности.
Мы все знаем, что развитие человечества зачастую даётся за счёт окружающей среды. Многие ландшафты и экосистемы были серьёзно нарушены в результате человеческой деятельности, а также загрязнены промышленностью и неэффективным обращением с отходами. Хорошая новость заключается в том, что методы биоремедиации позволяют удалять или сокращать концентрацию загрязнителей и восстанавливать уже повреждённые экосистемы.
Ниже приведены несколько примеров применения биоремедиации, иллюстрирующих её возможности.
Очистка воздуха
Биологический захват углерода
Одним из интересных направлений является биологический захват углерода. Например, проект Algoland демонстрирует, как процесс фотосинтеза можно использовать на уровне фабрик для улавливания углерода.
Микроводоросли рассматриваются как перспективные «биофабрики» для секвестрации CO₂, а также для одновременного производства возобновляемого биотоплива, продуктов питания, кормов для животных и аквакультуры, и даже таких товаров с добавленной стоимостью, как косметика, нутрицевтики, фармацевтические препараты, биоудобрения и биоактивные вещества. Так, на электростанции Drax в Великобритании изучают возможность превращения CO₂ в корм для рыб, а потенциал морских водорослей для улавливания углерода в рамках биопереработки также активно исследуется.
Устранение других атмосферных загрязнителей
Биоремедиация включает также использование микроорганизмов для удаления прочих видов загрязнений воздуха. В настоящее время во многих промышленных предприятиях вместо химической очистки применяют биофильтрацию для удаления летучих органических соединений из выбросов. Микроорганизмы, обитающие в заменяемой питательной среде, разлагают загрязнители до углекислого газа, воды или солей. Это единственный доступный на данный момент биологический метод устранения воздушных загрязнителей.
Кроме того, целый ряд энзимных процессов применяется в промышленности для снижения концентрации вредных веществ в технологических системах. Было даже обнаружено, что некоторые ферменты способны бороться с другими типами отходов – так, существует фермент, разлагающий пластик.
Биологические решения в городской среде
В городах и вокруг промышленных объектов существуют дополнительные биологические решения для улучшения качества воздуха. Например, высадка большего количества деревьев помогает снижать уровень загрязнения. Однако исследования показывают, что мхи могут служить эффективными индикаторами атмосферного загрязнения, а некоторые виды мхов способны накапливать тяжелые металлы заметно эффективнее, чем листья деревьев.
Мхи поглощают оксиды азота, озон и взвешенные частицы, что позволяет компенсировать многие тонны эквивалента CO₂ ежегодно. Это вдохновило на создание концепции «Городского дерева» – мохового фильтра, используемого как «биотехнологический фильтр мелкой пыли для городских пространств». Такие конструкции уже применяются в Норвегии, Франции, Германии, Бельгии, Великобритании, Македонии и Гонконге. По оценкам, одно «Городское дерево» эквивалентно 275 деревьям, поскольку не только улавливает углерод, но и очищает городской воздух от других вредных веществ. Размещение подобных фильтров вблизи промышленных объектов и по всему городу поможет улучшить качество воздуха.
Очистка воды
Биоремедиация с использованием микроорганизмов всё активнее применяется для очистки загрязнённой воды с помощью биореакторов. Кроме того, почву и грунтовые воды можно очищать методами in-situ биоремедиации с участием бактерий и грибов. Исследуются и микрофауна, такие как нематоды и простейшие, для оценки их экологических функций и потенциала в очистке загрязнённых почв.
Вода также может быть очищена с помощью систем фильтрации тростниковых зарослей и искусственных водно-болотных угодий. Озеленённые борозды и другие гидрологические элементы ландшафтного управления способны собирать стоки с твёрдых поверхностей, таких как дороги, и предотвращать загрязнение прилегающих экосистем. Использование растений для биоремедиации известно как фиторемедиация.
Очистка почвы
Некоторые грибы также находят применение в восстановлении экосистем и биоремедиации. Применение грибов для очистки загрязнённых территорий часто называют микоремедиацией. Множество исследований подчеркивают роль грибов в биоремедиации отходов посредством процессов биодеградации, биосорбции и биоконверсии.
Кроме того, на загрязнённых участках можно выращивать так называемые гипераккумуляторы – растения, способные извлекать тяжелые металлы и другие загрязнители из почвы (метод фитореемедиации). Используя способность некоторых растений накапливать токсичные вещества, можно восстановить загрязнённые ландшафты.
Природа как источник решений
Природа – поистине удивительное явление. Часто она предоставляет все необходимые решения для устранения ущерба, который наносит и наносило человечество. Несмотря на то, что предстоит ещё много работы, очевидно, что биологические методы дают надежду на то, что мы сможем очистить часть созданного нами беспорядка.
Естественно, крайне важно также разобраться, как избежать разрушения и деградации природных сред с самого начала. Мы не можем позволить себе расслабиться в вопросах сокращения выбросов и загрязнений. Однако по мере перехода к постуглеродному будущему биологические решения могут стать важным инструментом на пути к устойчивому развитию.
Научный журналист, освещающий широкий круг тем, касающихся окружающей среды, климатического кризиса, загрязнения и жизни людей. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
