هل المعالجة البيولوجية وسيلة فعالة لإزالة التلوث من كوكبنا؟

ما هي المعالجة البيولوجية؟

المعالجة البيولوجية هي إحدى تقنيات إدارة النفايات التي تستخدم الكائنات الحية المعروفة باسم العوامل الحيوية لتحييد الملوثات أو تفكيكها أو إزالتها من موقع ملوث. تُعرِّف وكالة حماية البيئة (EPA) المعالجة البيولوجية على أنها "علاج يستخدم الكائنات التي تحدث بشكل طبيعي لتفتيت المواد الخطرة إلى مواد أقل سمية أو غير سامة". يمكن إجراء المعالجة البيولوجية في موقع التلوث المعروف باسم المعالجة البيولوجية الطبيعية في الموقع أو قد يتم تنفيذها في موقع مختلف بعد جمع مواد النفايات إلى موقع معالجة منفصل للإصلاح الحيوي. قد تحدث عملية المعالجة البيولوجية بشكل طبيعي أو قد تحتاج إلى تحفيز بإضافة الأكسجين والأسمدة.

الأساليب المستخدمة

في تقنية المعالجة البيولوجية في الموقع ، تتم إزالة التلوث من موقع بواسطة المجموعات الميكروبية الذاتية في الموقع. يتم بالفعل تكييف الميكروبات التي تعيش في المكان مع النفايات الكيميائية العضوية ، وبالتالي فهي قادرة على تحلل النفايات عبر التفاعلات الكيميائية الحيوية المختلفة التي تنفذها. في بعض الأحيان ، عندما تصبح عوامل معينة مثل الأكسجين أو العناصر الغذائية المعدنية محدودة ، قد لا تتمكن الميكروبات من أداء عملها في مجال المعالجة البيولوجية. ومع ذلك ، في ظل هذه الظروف ، تضاف العوامل المحددة إلى الموقع ، وهي عملية تعرف باسم المعالجة الحيوية المحسنة ، لتشجيع جولة جديدة من النشاط الميكروبي. يُعرف استخدام المضخات والمنفاخات لإنشاء فراغ في التربة لتفجير الهواء في الفضاء الفارغ لإمداد الأكسجين بالميكروبات بالتنفيس الحيوي. من خلال إمداد جديد من الهواء ، تستأنف الميكروبات أنشطتها في مجال المعالجة البيولوجية ، حيث تحطمت كميات كبيرة من النفايات العضوية. تتم المعالجة البيولوجية خارج الموضع الطبيعي من خلال تقنيات مختلفة مثل التسميد ، أو "زراعة الأراضي" ، أو باستخدام المفاعلات الحيوية فوق الأرض. تستخدم المفاعلات الحيوية الموجودة بالأرض أعلاه ، بناءً على نفس تقنية التخمير البسيط ، في معالجة التربة أو المياه الملوثة. التقنيات الأخرى المستخدمة في المعالجة الحيوية هي المعالجة النباتية (حيث تمتص النباتات الملوثات من التربة وتستقلب الملوثات داخل أنسجتها) ، والتبييض البيولوجي (يتم استخراج المعادن من خاماتها بواسطة الميكروبات) ، وتصفية الجذور (مرور الماء عبر كتلة من الجذور) جذور لامتصاص الملوثات في الماء).

نجاحات

لقد نجحت المعالجة الحيوية في تنظيف بقع الزيت في المحيطات. على سبيل المثال ، أدى تسرب نفط إكسون فالديز عام 1989 في ألاسكا إلى إطلاق ما يقرب من 11 إلى 38 مليون غالون من النفط الخام في منطقة الأمير ويليام ساوند ، مما أثر بشدة على 350 ميل من الخط الساحلي في المنطقة. كانت إحدى الطرق المهمة لتنظيف بقعة الزيت هذه هي استخدام تقنيات المعالجة الحيوية المعززة في الموقع ، حيث تمت إضافة الأسمدة لتوفير العناصر الغذائية للميكروبات في تنظيف بقعة الزيت عن طريق عملها الاستقلابي. تم إنشاء سلالات خبيثة (مختلفة عن الميكروبات المقاومة للعقاقير) من قبل العلماء ، أول من طور في المختبر من قبل العالم الأمريكي الهندي أناندا موهان تشاكرابارتي في سبعينيات القرن العشرين. هذه الكائنات الخبيثة هي كائنات دقيقة تحولت وراثيا لتزويدها بجينات تساعد هذه الميكروبات على تحطيم الهيدروكربونات المعقدة السامة ، مثل تلك الموجودة في انسكابات النفط ، إلى مواد أقل ضررا. في عام 1980 ، حصل تشاكرابارتي على براءة اختراع لـ "حشرة الخنازير" ، وهذا هو أول براءة اختراع تُمنح لكائن حي وراثياً. إذا تم إدخالها في البيئة الطبيعية التي حدثت فيها انسكابات النفط ، يمكن لهذه الحشرات الخارقة أن تلعب دورًا حيويًا في تنظيف المنطقة.

النكسات

المعالجة البيولوجية هي تقنية جديدة في سنواتها الأولى. يحتاج برنامج المعالجة الحيوية الناجح إلى خبراء من تخصصات متعددة مثل علم الأحياء الدقيقة والهندسة والجيولوجيا وعلوم التربة لبدء وتنفيذ وإكمال برنامج معالجة حيوية ناجحة. ومع ذلك ، حتى الآن ، لا يوجد عدد كاف من الموظفين المدربين جيدًا بما يكفي لتنفيذ إجراءات المعالجة البيولوجية. أيضًا ، نظرًا لأن هذه التكنولوجيا غير مرتبطة بأي منتجات نهائية مربحة ، فإن الاستثمار في البحث والتطوير في مجال المعالجة البيولوجية يكون بطيئًا. هناك حاجة إلى مزيد من البحث المكثف لإنتاج الميكروبات الأكثر كفاءة في تحطيم الهيدروكربونات المعقدة للغاية ولكن التمويل ضعيف في هذا القطاع. أيضًا ، لكل موقع نفايات متطلباته الخاصة ، وبالتالي يحتاج برنامج المعالجة البيولوجية إلى أن يتم تصميمه بشكل فعال لكل موقع ، ويطالب مرة أخرى بما يكفي من القوة البشرية والوقت والتمويل.

ماذا يحمل المستقبل؟

إذا أصبحت المعالجة البيولوجية أكثر شيوعًا ، فيجب أن تختفي العوامل المحددة أعلاه. أصبحت الحاجة إلى المعالجة البيولوجية أكثر من أي وقت مضى في عالم اليوم ، حيث يؤدي التلوث البيئي الذي يشمل تجميع كميات كبيرة من النفايات على سطح الأرض وانسكابات النفط التي تغطي المحيطات ، إلى خسارة هائلة للنباتات والحيوانات وتؤثر على صحة الإنسان سلبا. في ظل هذه الظروف ، تعد المعالجة البيولوجية بحل طبيعي وفعال للمشكلة ، وهناك أمل في أن يتم تسخير هذه التكنولوجيا في المستقبل على نطاق أوسع لتنظيف النفايات السامة على الأرض.