Biodegradacja

Mokry papierowy pojemnik ulegający biodegradacji.

Sztućce wykonane z materiału podlegającego biodegradacji.

Biodegradacja (gr. bios ‘życie’, łac. degradatio ‘obniżenie’)^[1] – biochemiczny rozkład związków organicznych przez saprobionty (głównie bakterie^[1][2][3][4] i grzyby^[1][2][4], ale także pierwotniaki, promieniowce, glony i robaki)^[1] na proste związki nieorganiczne^[1][2][3][4]. Poza organizmami żywymi, do biodegradacji przyczyniają się także czynniki naturalne, takie jak: światło słoneczne, tlen z powietrza i woda^[3]. Dzięki niej rozkładowi może ulegać nawet 95% substancji organicznej^[1].

Biodegradacja jest procesem bardzo powszechnym. Przebiega we wszystkich biocenozach. Zamyka ona cykle biogeochemiczne większości pierwiastków chemicznych, poprzez doprowadzenie związków do form przyswajalnych przez rośliny. O ile biodegradacja związków występujących naturalnie przebiega bardzo szybko (przykładem są lasy równikowe), o tyle rozkład substancji sztucznych, wytworzonych przez człowieka, może trwać nawet do kilku tysięcy lat (np. pochodne ropy naftowej, pestycydy, materiały wybuchowe)^[2]. Mimo to proces ten ma duże znaczenie w zachowaniu środowiska naturalnego, ponieważ zmniejsza stopień jego zanieczyszczenia^[3].

Dużą zdolność do biodegradacji wykazują zasobne w próchnicę, biologicznie aktywne gleby^[1].

Rozkład szczątków organicznych przebiega zarówno w obecności tlenu, jak i przy jego braku. Aeroby degradują je, wykorzystując tlen jako utleniacz. Anaeroby zastępują tlen azotanami, siarczanami, jonami metali lub dwutlenkiem węgla. W ten sposób metanotrofy potrafią rozkładać węglowodory alifatyczne, a nawet ich halogenki^[2].

Obecnie zastępuje się trwałe tworzywa sztuczne i detergenty odpowiednikami, które ulegają biodegradacji^[3].

W przeciwieństwie do mineralizacji, terminu biodegradacja używa się raczej w odniesieniu do substancji szkodliwych (np. pestycydów)^[1].

Zastosowania biodegradacji

Najpopularniejszym wykorzystaniem biodegradacji przez człowieka są filtry awaryjne w biologicznych oczyszczalniach ścieków^[1][2][4] oraz stawach biologicznych, służących do fermentacyjnego oczyszczania odpadów (np. z cukrowni). Konieczne jest zapewnienie odpowiednich warunków dla mikroorganizmów przeprowadzających biodegradację. Należy utrzymywać odpowiednią temperaturę oraz usunąć ze ścieków substancje toksyczne dla biodegradatorów (np. detergenty, pestycydy)^[1].

Ma również zastosowanie na składowiskach odpadów^[2][4], przy produkcji biogazu z odpadów i ścieków, biomasy paszowej ze ścieków^[1][2][4] oraz rozpuszczalnych w wodzie pestycydów w opakowaniach podatnych na biodegradację^[1].

Badania nad biodegradacją^[2]

Przez wiele lat na Ziemi nagromadziły się ogromne ilości odpadów, a nowe są wytwarzane każdego dnia. W związku z tym trwają prace nad zwiększeniem zdolności biodegradacyjnych mikroorganizmów. Równolegle do nich poszukiwane są biodegradowalne zamienniki do obecnie wykorzystywanych w przemyśle materiałów. Takie zamienniki musiałyby jednak spełniać wszystkie wymogi, które spełniają obecnie wykorzystywane tworzywa. Badania skupiają się głównie na polimerach, których produkcja w 2002 roku wyniosła ponad 180 mld ton. Rozwiązania problemu poszukuje się w dwóch kierunkach:

• Wytwarzanie biodegradowalnych polimerów, przez modyfikację istniejących materiałów (np. polimer Bioflex^® – polietylen z dodatkiem skrobi, który jest bardziej podatny na biodegradację ze strony mikroorganizmów – przykład materiału biorozpraszalnego).
• Produkcja poliestrów, polieterów czy polialkoholi, zawierających grupy funkcyjne wrażliwe na działanie mikroorganizmów (np. Binolle, wyprodukowany w latach 90. XX wieku, w kompoście ulega rozkładowi w ciągu 6–24 tygodni).

Zobacz też

• bioodpady

Przypisy

Linki zewnętrzne

• Biodegradacja. e-biotechnologia.pl.