Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Зеленое будущее
В 2022 году кажется, что почти каждая экономически значимая компания, малый и крупный бизнес и даже отдельные домохозяйства пытаются уменьшить свой углеродный след. В то время как корпорации инвестируют в экологически чистую энергию и устойчивые методы ведения бизнеса, ответственные домохозяйства активно занимаются переработкой материалов и избегают использования пластика. Все эти изменения локальны по своей природе, но что можно сделать в большом масштабе? Что могут сделать правительства государств для обеспечения чистой окружающей среды для будущих поколений?
Многие из существующих экологических проблем возникают не только из-за непрерывных промышленных процессов, но и являются результатом быстрой урбанизации. По оценкам Организации Объединенных Наций, более 95% роста городов в ближайшие десятилетия будет происходить в развивающихся странах. Это будет означать, что природные ресурсы будут истощаться еще быстрее, что снова окажет давление на окружающую среду. Чтобы избежать катастрофы, ученые изучают возможность строительства зеленых городов. В зеленых городах будут функционировать системы, работающие на возобновляемых источниках энергии, что позволит сократить выбросы парниковых газов. Самыми известными альтернативными источниками энергии являются солнечные панели и ветряные турбины. Несмотря на их многочисленные преимущества, они имеют свои изъяны. Солнечные панели требуют огромных участков земли, и их производительность сильно зависит от погоды. Ветряные турбины способствуют шумовому загрязнению, и даже иногда приводят к гибели птиц и летучих мышей.
Зеленый город, конечно же, нуждается в “зеленом” источнике энергии, чтобы поддерживать свое устойчивое функционирование. В последние годы ученые начали рассматривать водоросли как новый и альтернативный источник энергии. Водоросли – это эукариотические фотосинтезирующие организмы, обитающие в водной среде. Но что выделяет их из общей массы? Разве это не простые растения без корней, листьев и стеблей?
Водоросли – поистине уникальные организмы! Они превращают воду и углекислый газ в сахар, используя процесс фотосинтеза. Как и обычные растения, они производят кислород как побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу. Какой замечательный способ очистки воздуха! В добавок известно, что водоросли являются самыми быстрорастущими организмами на планете. При таких высоких темпах роста выращивание водорослей и биоинженерия значительно облегчаются. Это приводит к производству биотоплива – жидкого топлива, которое производится из побочных продуктов сельского хозяйства или промышленных биоразлагаемых отходов. Такое топливо нетоксично, и оно обладает высокой биоразлагаемостью. Водоросли могут производить биодизель, биоэтанол и биогаз (метан и газообразный водород), и все эти процессы не требуют нового сложного оборудования.
Еще одна важная область, где могут быть полезны водоросли — очистка сточных вод. Каждому городу, большому или маленькому, нужна чистая и безопасная питьевая вода. Чтобы доставить ее людям, в системах очистки сточных вод используются бактерии, которые разлагают загрязняющие вещества в сточных водах. Однако, ученые предлагают добавлять водоросли в этот процесс. Многие исследования показывают, что союз бактерий и водорослей ускоряет процесс удаления отходов, так как и бактерии, и водоросли будут совместно участвовать в удалении имеющихся загрязнителей. В своем исследовании, Goncalves с коллегами показали, что для использования физиологических преимуществ водорослей в полной мере, сначала стоит оценить состав сточных вод, так как соотношение азота и фосфора (N:P) может значительно повлиять на эффективность удаления. Несбалансированное соотношение этих элементов может привести к печально известному цветению водорослей. Цветение, быстрое увеличение биомассы водорослей, приводит к снижению уровня доступных питательных веществ и кислорода.
Список преимуществ использования водорослей можно продолжать до бесконечности, но есть ли реальные разработки на основе водорослей? Они есть, и результаты впечатляют! Например, в 2009 году Toyota выпустила лимитированную версию машины Toyota Prius под названием Algaeus, которая работает на 5% смеси топлива из водорослей.
Еще один значимый эксперимент был проведен в Германии. Он имеет название дом BIQ, и это первое в мире здание с фасадом из водорослей, действующее как биореактор. В стеклянных элементах на фасаде выращиваются водоросли, и энергия, вырабатываемая этими микроорганизмами, снабжает здание собственной энергией.
Как вы сами видите, технология на основе водорослей — это мощный инструмент в борьбе с изменением климата. Они открывают новые перспективы, но до этого еще предстоит провести много исследований для разработки экологически безопасных систем. Как только люди начнут уделять больше внимания окружающей среде, будущее навсегда станет зеленым!
Перевод был сделан Марией Мартыновой
Оригинальная статья: Chew, Khoo, K.S., Foo, H.T., Chia, S.R., Walvekar, R., Lim, S.S. Algae utilization and its role in the development of green cities. Chemosphere (268). 2021. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.129322.
Изображение: взято из оригинальной статьи https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653520335190
micro-bites.org 