Одним из важных путей экологизации производства является расширение использования биологических технологий – применения живых организмов в биологических процессах для получения полезных продуктов и очищения окружающей природной среды.
Экологизация производства требует, чтобы естественные биологические процессы не подавлялись и не вытеснялись техногенезом, а наоборот, занимали всё большее место в разных областях хозяйства, в том числе и в промышленном производстве. Создание сбалансированных природно-технических систем невозможно без производственных циклов, органично вписывающихся в природную систему. Естественные биологические процессы по сравнению с техногенными процессами не только более экологичны, но и более экономичны. Эволюция природы давно нашла оптимальные варианты в метаболизме живых существ, обеспечив высокую экологичность их функций.
Промышленные биотехнологии вносят существенный вклад в увеличение производства продуктов питания, кормов для животных, в повышение плодородия почв и т.д. Биологизация открывает новые возможности для качественного роста промышленного производства и развития сельского хозяйства.
В настоящее время с помощью микроорганизмов человек научился получать разнообразные органические вещества: этиловый, метиловый, бутиловый, изопропиловый спирты, ацетон и др. Микробы дают нам ценные кормовые и пищевые добавки, белки, аминокислоты, антибиотики, ферментные препараты, витамины, гормоны и множество других важных веществ. Специализированные микроорганизмы осуществляют гидролиз отходов растениеводства и животноводства и могут давать при этом дешёвое топливо – биогаз, в основном состоящий из метана. В то же время существуют так называемые метилтрофные дрожжеподобные организмы, которые образуют ценную биомассу (кормовой белок), используя метан в качестве источника питания и энергии. Другие бактерии – метанокисляющие – эффективно превращают этот газ в метиловый спирт, который служит сырьём для получения разнообразных полезных веществ, в том числе полноценного белка.
Очень важную роль играют микроорганизмы в очистке вод от отходов молочной и целлюлозно-бумажной промышленности, в производстве красителей и удобрений, в обеззараживании вредных газов. Микробы разлагают и выводят из окружающей среды различные пластмассы, полимеры, моющие средства, помогают избавляться от загрязнения почвы и воды нефтью и продуктами её переработки, разными пестицидами. Некоторые микроорганизмы, в том числе микроскопические водоросли, способны улавливать и накапливать в относительно большом количестве редкие и драгоценные металлы.
Всё большее развитие получают биотехнологии, непосредственно связанные с защитой окружающей природной среды. К ним, например, можно отнести биодеградацию нефтяных загрязнителей в технологических стоках. В последнее время большое внимание привлекают биологические методы очистки природных загрязнённых нефтью вод и производственных стоков, основанные на применении гетеротрофных микроорганизмов, использующих нефть в качестве единственного источника углерода и энергии. Речь идёт о углеводородокисляющих микроорганизмах, которые выступают в роли основных минерализаторов нефти и нефтепродуктов. Биодеградацию нефти и нефтепродуктов в природных сточных водах можно осуществлять в результате:
1) стимуляции естественной нефтеокисляющей микрофлоры природных вод путём внесения различных питательных элементов, включая источники минерального питания азота, фосфора и др.;
2) интродукции активных отселектированных углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) в загрязнённую нефтепродуктами экосистему (создание оптимальных условий для их развития и стимуляции жизнедеятеятельности целенаправленным применением сопутствующих органических и неорганических соединений);
3) использования иммобилизованных клеток УОМ, обладающих высокой деструктирующей способностью нефти, нефтепродуктов и ксенобиотиков, и создание на их базе высокоэффективных бактериальных препаратов промышленного образца, обладающих широким спектром окисления различных классов углеводородов от н– алканов до асфальтенов и смол включительно.
Экологическая биотехнология – это специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды.
К сфере экологической биотехнологии относятся следующие направления:
● биологическая очистка сточных вод;
● биообработка твёрдых отходов (утилизация, переработка ТБО, обезвреживание и ликвидация опасных промышленных отходов, очистка сточных вод);
● биологическая очистка воздуха от ароматических веществ;
● биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде;
● биологическая рекультивация земель, почв, загрязнённых отходами органической химией и нефтью:
● обеспечение возобновляемыми источниками энергии и сырья на основе органических отходов и биомассы (получение биогаза и других видов вторичного топлива, трансформация органических удобрений и др.);
● создание безопасных и эффективных средств биологической борьбы с болезнями и вредителями аграрных культур, альтернативных химическим пестицидам и гербицидам.
Но следует помнить, что каковы бы ни были усилия и старания человека защитить окружающую среду от собственной грязи с помощью технических средств, они ничтожны по сравнению со средорегулирующей и средоочищающей функцией биосферы.