التقانة الحيوية البيئية

1998 تقرير1996 عن العلم في العالم

KFAS

التقانة الحيوية التقانة البيئية البيولوجيا وعلوم الحياة

تمثل المعالجة الحيوية وتطهير البيئات الملوثة سوقاً قوية وواسعة للتقانة الحيوية لم تُعرف إمكاناتها إلا منذ عهد قريب.

ففي الولايات المتحدة زادت مبيعات منتجات هذه التقانة فيما يتعلق بالمواد الكيماوية والخدمات البيئية بنسبة 81% خلال العام الماضي لتصل إلى ما مجموعه 69.9 بليون دولار.

والقوانين الاتحادية الأمريكية، تفترض تنظيف مواقع النفايات السمية ومناطق التعدين ومجمعات المياه الآسنة ومواقع ملوثة أخرى، سببت نمو سوق للمعالجة الحيوية ستبلغ قيمتها 500 مليون دولار سنوياً بحلول عام 2000، وذلك وفقاً لتقرير حديث صدر عن مجلس البحوث الوطني (NCR, 1993).

وثمة تقدير أقل اعتدالاً ينص على أن مبلغاً قدره 1.7 تريليون دولار سيُنفق على معالجة مواقع النفايات الخطرة في الولايات المتحدة خلال السنوات الثلاثين القادمة (Gibson and Sayler, 1992). ولا تشمل هذه السوق حتى المواقع الملوثة المعروفة في دول الاتحاد السوڤييتي السابق.

وقد عرضت الدول الغربية – ولكنها لم تدفع – مبلغ مليون دولار تقريباً لتطهر هذه المناطق الملوثة. ومن الواضح أن نسبة كبيرة من هذه المواقع ستخضع لبعض المعالجات الحيوية.

 

وفي عام 1993 كان 10% من شركات التقانة الحيوية الكندية تعمل في المجال البيئي، أي في معالجة النفايات وتدويرها والمعالجات الحيوية وإعادة استعمال المواد.

ولسوء الحظ، ففي أوروبا عدد قليل جداً من الشركات العاملة في حقل التقانة الحيوية البيئية مما يجعل من الصعب إجراء تقدير إحصائي لها.

إن كُلاً من الكائنات الحية التي تحدث بصورة طبيعية، والكائنات الحية المعدّلة جينياً (GMO)، وبخاصة الكائنات الحية المكروية، تستعمل في المعالجة الحيوية البيئية. والإجراء العام الذي ينفَّذ حالياً هو تغيير بيئة الكائنات الحية المكروية التي تحدث بصورة طبيعية لجعلها تعمل بفاعلية أكبر، وهي عملية يطلق عليها اسم "التعزيز البيولوجي" bioaugmentation.

وما ينفّذ هنا عموماً هو اضافة "غُذَيّات" أغلبها من النيتروجين والفوسفور، وكذلك التحكم في التلامس مع الماء وفي الأكسجين (Atlas, 1993). إن التلوث بالهيدروكربون، أي من خلال انسكاب البترول، يعالج حالياً باستعمال هذه التقانة، بيد أن ثمة ملوثات أخرى لا تستجيب لها.

هذا وإن بعض المركبات العطرية، مثل ثنائيات الفينيل المتعددة الكلورة (PCB) ومواد أخرى، يمكن إزالتها باستعمال كائنات حية مكروية مُهَنْدَسَةٍ جينياً (GEM) عُدِّلَتْ لإفساد المادة المستهدفة، أو لتعمل في نمط خاص من البيئة.

 

وعلى سبيل المثال، فإن فطور العفن البيضاء التي تتكون بصورة طبيعية، والتي تسمى phanerochaete chrysosporium، يمكنها إفساد المركبات PCB وDDT والسيانيد وTNT وملوِّثات سمية أخرى للتربة. كذلك فإن المركبات الخلوية، كالإنزيمات وغيرها، يمكن استعمالها أيضاً في عمليات التطهير البيئية.

وقد وفر منظف البترول المنسكب Exxon Valdez مادة قيّمة في مجال المعالجة البيولوجية، هذا وتمخض عن استعمال المخصب المحب للدهون تعزيز للنكوص البيولوجي biodegradation، وذلك بإغناء تلك الكائنات الحية المكروية التي تفسد الزيت على الرغم من أن ثمة أسئلة ما زالت مطروحة حول فاعلية هذه التقنية.

وقد استُعملت مخصبات أخرى أيضاً مع تعزيز لغذيّات معينة وإضافة كائنات حية مكروية. ومع أن التعزيز البيولوجي كان فعالا بشكل واضح، فإنه ما زال يتعين إثبات أن إضافة كائنات حية مكروية شيء مهم.

وقد اقتُرحت أساليب بيولوجية أخرى لمعالجة المواقع الملوثة. وعلى سبيل المثال، فإن السماد الخليط (المكون من مواد عضوية منحلة)، الذي يمثل طريقة مألوفة لجميع الجنائنيين والمزارعين، والذي تفسٍّخُ فيها البكتيريا والفطور المواد العضوية، يُمكن أن يستعمل في معالجة التربة الملوثة بوجود الأكسجين.

وقد استُعمل السماد الخليط بنجاح في تنظيف الشواطئ الملوثة بالبترول والتربة الملوثة بمادة TNT. ويمكن استعمال بعض التقنيات في الموقع الأصلي in situ حيث يحدث التلوث. وفي هذه الحالة يُحقن الأكسجين والغذيّات باستعمال تجهيزات خاصة.

 

وقد يكون من الضروري إحضار تجهيزات مراقبة إلى الموقع للتوثق من فعالية العملية ولتوفير وسيلة لمراقبة حوادث الخسف degradation.

ويُمكن إزالة المعادن الثقيلة من التربة الملوثة بوساطة النباتات التي تمتص المعادن وتركزها. بعد ذلك يمكن حرق هذه النباتات وذلك لاستعادة المعادن ولتوليد الكهرباء.

ويعكف الباحثون حالياً على دراسة إنتاج نباتات محوّرة جينياً تتمتع بقدرة امتصاص محسنة للمعادن.

وتجري المعالجة خارج الموقع ex situ في مفاعل بيولوجي أو في نظام للترشيح، وذلك في معمل أو مرفق آخر أحياناً، ولكن ليس في الموقع بالضرورة.

وثمة دمج مثير للاهتمام للمعالجة الحيوية داخل الموقع وخارجه، يتم باستعمال Sea Sweep، وهي مادة ماصّة، أي مادة معالجة مصنوعة من رقائق الخشب. وتمتص هذه المادة الهيدروكربونات المراقة، وتستعمل في تنظيف بقع البترول.

وبعد الاستعمال تجمع المادة بوساطة السماد الخليط. ولقد وجد أن قشور فول الصويا والأرز ونخالة الأرز ولب الشوندر السكري تربط بين المعادن وبعض النفايات الصناعية، وقد تثبت فائدتها في عمليات تنظيف البيئة.

 

إن معالجة النفايات قد تأخذ شكل معالجة النفايات الصلبة أو نصف الصلبة، والنفايات السائلة، والنفايات الصناعية والزراعية، ومياه الصرف. وتوجد عدة طرق، بما فيها استعمال المفاعلات البيولوجية والترشيح الحيوي.

والمعالجة البيولوجية لمياه المجارير ليست سوى إحدى الطرق الناجحة والمنتشرة على نطاق واسع والتي تُستعمل في معالجة مواد النفايات، وهي مثال على عملية تنظيف للبيئة ينجم عنها تحسين الصحة العامة.

والخطوة التالية التي تواجهها البلديات والمدن في جميع أنحاء العالم، هي تحديد ما يجب فعله في الرواسب الطينية المتخلفة، وكذلك في النفايات الصلبة (القمامة). وتجدر الإشارة إلى أن الرواسب الطينية تباع في بعض البلدان لتحويلها إلى سماد.

ومعالجة المياه لا تشمل مياه المجارير فقط، وإنما أيضاً معالجة الأجسام الطبيعية الملوثة الموجودة في الماء. وتشمل المعالجات في الموقع استعمال الكائنات الحية المكروية والمفاعلات الحيوية. أما المعالجات خارج الموقع فيمكن تنفيذها في معمل لمعالجة مياه المجارير.

ويجري تعديل الكائنات الحية المكروية لاستعمالها في معالجة مياه المجارير، كما يجري العمل على إيجاد طرق جديدة للتوصل إلى تماس أكبر بين الكائنات الحية المكروية والكتلة الحيوية biomass. هذا وإن شل حركة الكائنات الحية المكروية هي إحدى التقنيات المستعملة في هذا الصدد.

 

والمعالجة اللاهوائية anaerobic لمياه الصرف، التي تستخدم البكتيريا المولدة للميثان كمنتج ثانوي، قد تكون مفيدة بوجه خاص حيث تكون ثمة حاجة إلى طاقة رخيصة، أي غاز الميثان.

إن سوق أجهزة فحص البيئة آخذ في الازدهار، وذلك بعد أن غدت أجهزة الفحص أصغر حجماً وأسهل استعمالا، وأصبحت الأجهزة المحمولة باليد اللازمة للفحوص البيئية، مثل جهاز الأيونات الكروماتوغرافي، متوافرة.

ومن ثَمّ فإن مراقبة البيئة يمكن تنفيذها باستعمال محسات بصورة دائمة. وعلى سبيل المثال، فقد قامت بلدة في جمهورية تشيكيا بتركيب محسّات متصلة بلوحة مضاءة توفر قراءات مستمرة لملوثات الهواء.

وثمة سمة أخرى للتقانة الحيوية البيئية، وهي رفع جودة الهواء، والحيلولة دون تراكم ثنائي أكسيد الكربون ونضوب الأوزون الذي يحدث نتيجة للملوثات التي تفرّغ في الهواء.

وتعكف شركة التقانة الحيوية البيئية Enrirogen على دراسة الكائنات الحية اللازمة للعلاج الحيوي للهواء الملوث بالهيدروكربونات المهلجنة halogenated.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]