Language
Country/Area
No result found
سر التحلل الحيوي: كيف تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتفكيك المواد العضوية بهدوء؟
مع ارتفاع الوعي البيئي، أصبح التحلل البيولوجي موضوعًا ساخنًا اليوم. مع تزايد خطورة مشكلة التلوث البلاستيكي العالمية، أجرى المجتمع العلمي والمجموعات البيئية أبحاثًا متعمقة حول تكنولوجيا التحلل الحيوي.
التحلل الحيوي هو العملية التي تقوم من خلالها الكائنات الحية الدقيقة (مثل البكتيريا والفطريات) بتكسير المواد العضوية. على عكس التسميد، وهي عملية يقودها الإنسان وتحدث في ظل ظروف معينة، فإن التحلل البيولوجي هو عملية طبيعية. ويمكن تقسيم هذه العملية إلى ثلاث مراحل: التحلل البيولوجي، والتجزئة البيولوجية، والاستيعاب. أولاً، في مرحلة التحلل الحيوي، تواجه المواد تدهورًا ميكانيكيًا بنيويًا، ثم تحدث مرحلة التجزئة الحيوية، وتبدأ الكائنات الحية الدقيقة في تفكيك المواد، وأخيرًا، تدخل هذه المواد في مرحلة الاستيعاب ويتم دمجها في الخلايا الميكروبية.
يمكن لجميع المركبات والمواد الكيميائية تقريبًا أن تتحلل بيولوجيًا، والمفتاح هو الوقت. قد تتحلل بعض الخضروات في غضون أيام قليلة، بينما يستغرق تحلل الزجاج وبعض المواد البلاستيكية آلاف السنين.
خلال المرحلة الأولى من التحلل الحيوي، تتعرض المادة لعوامل غير حيوية في البيئة، وستؤثر هذه العوامل مثل الضوء ودرجة الحرارة والإجهاد الميكانيكي والمواد الكيميائية البيئية على الخواص الميكانيكية للمادة. توفر هذه العملية الظروف لمزيد من التدهور. بالتوازي مع التحلل الحيوي، هناك عملية التجزئة الحيوية، وهي عملية تجزئة البوليمرات بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في بيئة هوائية أو خالية من الأكسجين. عندما يكون هناك أكسجين، فهو هضم هوائي، وعندما لا يوجد أكسجين، فهو هضم لا هوائي. والفرق الرئيسي بين العمليتين هو الفرق في المنتجات - التفاعلات اللاهوائية تنتج الميثان، في حين أن التفاعلات الهوائية لا تنتج ذلك.
يعد الهضم اللاهوائي أفضل في تقليل حجم المادة وكتلتها، بينما يحدث الهضم الهوائي عادة بشكل أسرع.
خلال مرحلة الاستيعاب، يتم دمج المنتجات الناتجة عن التجزئة البيولوجية في الخلايا الميكروبية. ويتم نقل بعض المنتجات المجزأة إلى الخلايا عبر الأغشية وتدخل في مسارات التمثيل الغذائي المختلفة في الخلايا لتوليد الطاقة أو العناصر الهيكلية للخلية.
ومع ذلك، فإن معدل التحلل الحيوي يتأثر بعدة عوامل، بما في ذلك الضوء والماء والأكسجين ودرجة الحرارة. في البيئات الحقيقية، يحدد التوافر الحيوي للمواد معدل تحلل المركبات العضوية. أظهرت الدراسات أن بعض المواد التي تم اختبارها في المختبرات قد تظهر خصائص التحلل الحيوي السريع، ولكنها قد لا تحقق نفس كفاءة التحلل عند دفنها في مدافن النفايات بسبب نقص الضوء والرطوبة اللازمين.
نظرًا لتأثير البلاستيك على البيئة، وضع الاتحاد الأوروبي معيارًا يقضي بتحويل أكثر من 90% من المواد الخام إلى ثاني أكسيد الكربون وماء ومعادن في غضون ستة أشهر.
البلاستيك القابل للتحلل الحيوي عبارة عن مواد يمكن تفكيكها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة إلى مركبات ذات وزن جزيئي منخفض ومنتجات ثانوية غير سامة بعد الاستخدام. وبطبيعة الحال، فإن معدل تحلل هذه المواد متغير للغاية. يتم اختيار المواد البلاستيكية مثل كلوريد البوليفينيل (PVC) للاستخدام في أنابيب الصرف الصحي بسبب خمولها، في حين أن بعض مواد التعبئة والتغليف تتحلل بسرعة عند ملامستها للبيئة.
على سبيل المثال، وجد الباحثون أن بكتيريا تسمى Ideonella sakaiensis يمكنها مقاومة تحلل بلاستيك PET. يتيح لنا هذا التقدم أن نرى أن الكائنات الحية الدقيقة لا تحلل المواد العضوية المتحللة فحسب، بل إنها تلعب أيضًا دورًا مهمًا في الابتكار التكنولوجي.
ومع ذلك، فإن الحدود بين التحلل الحيوي والتسميد ليست واضحة وغالبًا ما يتم الخلط بين الاثنين. غالبًا ما يكون الفهم العلماني لـ "القابلة للتحلل الحيوي" سطحيًا ويفشل في عكس تأثيرها المحتمل على البيئة. في الواقع، غالبًا ما تكون أسماء المواد القابلة للتحلل الحيوي مجرد مصطلحات تسويقية وليست ضمانًا بأنها صديقة للبيئة حقًا.
من الضروري للشركات والمستهلكين فهم الفرق بين التحلل البيولوجي والتسميد حتى يتمكنوا من التخلص من النفايات بشكل صحيح وحماية بيئتنا.
إن التأثير البيئي أكثر وضوحًا ولا يؤثر التلوث البلاستيكي على صحة الحياة البرية فحسب، بل يشكل أيضًا تهديدًا لصحة الإنسان. ومع التطور المستمر للسياسات والابتكار التكنولوجي، تظهر التكنولوجيا القابلة للتحلل الحيوي تدريجياً إمكاناتها في مجالات مثل الرعاية الطبية والتعبئة وإدارة النفايات. ومع ذلك، فإن الأمر كله يعتمد في النهاية على العمل البشري وتحول الوعي للحد من الضرر الذي يلحق بالبيئة. ومع تعمق هذه العملية، نحتاج في المستقبل إلى التفكير في كيفية استخدام قوة الكائنات الحية الدقيقة بشكل أكثر فعالية لتنظيف البيئة من حولنا؟
