Biodegradarea
În chimia mediului , biodegradarea este degradarea unui compus (indiferent dacă este de origine naturală sau sintetică) prin procese enzimatice , [1] în general prin acțiunea microorganismelor precum bacteriile și ciupercile . Se spune că un material susceptibil la atacul enzimatic este biodegradabil . Biodegradarea afectează compușii pe bază de carbon în stare de oxidare scăzută studiați de chimia organică . Biodegradarea, dacă este completă, aduce carbonul organic al compusului în carbon anorganic, studiat de chimia anorganică . În acest caz, vorbim despre biodegradarea finală, deoarece produsele finale ale acestui proces sunt substanțe stabile care nu pot fi degradate în continuare. În caz contrar, în cazul degradării incomplete, numită primară, există o transformare a compusului original în molecule mai puțin complexe, dar care nu este adusă încă la starea anorganică.
Biodegradarea joacă un rol fundamental în menținerea echilibrului ecologic al ecosistemelor și al planetei, în general, deoarece permite reintroducerea carbonului organic, fixat în timpul fotosintezei , în ciclul carbonului biogeochimic ca carbon mineral ( dioxid de carbon ).
Termenul „biodegradabil” este adesea confundat cu „compostabil”, în care ultimul termen implică faptul că biodegradarea are loc în condiții particulare asociate procesului de compostare .
Istorie
Deși conceptul de „biodegradabilitate” era deja cunoscut în 1926, când cercetătorul francez Maurice Lemoigne a descoperit primul bioplastic ( Poli-β-hidroxibutiratul sau PHB, biodegradabil de bacteria Bacillus megaterium ) [2] , utilizarea termenului „ biodegradabil "este atestat pentru prima dată într-o carte din 1961 despre microbiologie industrială. [3]
În 1989, în urma dezastrului petrolier al petrolierului Exxon Valdez , în Alaska , au fost folosite îngrășăminte pentru a accelera creșterea bacteriilor prezente în zonă, promovând astfel procesul de biodegradare naturală a petrolului. [4]
Mecanism
În funcție de caz, biodegradarea poate avea loc aerob (adică în prezența oxigenului) sau anaerob (adică în absența oxigenului). Poate avea loc și in vivo sau in vitro . [1]
În cel mai frecvent caz, materialul biodegradabil este format din substanțe organice care acționează ca nutrienți pentru microorganisme. În special, biodegradarea fiecărui compus chimic, atunci când este posibil, are loc prin intermediul unui anumit microorganism. [4] Unele microorganisme pot fi, de asemenea, modificate genetic pentru a biodegrada o anumită substanță. [4]
Prin biodegradare aceste substanțe organice, care pot fi generate direct sau indirect prin fotosinteză , sunt transformate în substanțe anorganice. Prin urmare, biodegradarea îndeplinește o funcție inversă față de cea de fotosinteză și procesele biosintetice ulterioare care dau naștere biomasei . În timp ce fotosinteza produce molecule organice pornind de la molecule anorganice, biodegradarea reduce substanțele inițiale în constituenți treptat mai simpli [5] (cum ar fi dioxidul de carbon , apa și amoniacul [6] ) pentru a le readuce în cele din urmă la un stadiu anorganic. În acest caz vorbim de „ mineralizare ”.
Fenomenul biodegradării este foarte important pentru mediu , care trebuie să se elibereze de deșeuri și deșeuri pentru a face loc unei vieți noi. Datorită soarelui, copacii, plantele, algele, adică toate organismele fotosintetice, sunt capabile să absoarbă dioxidul de carbon prezent în atmosferă și să-l folosească pentru a sintetiza zaharuri, molecule organice la baza tuturor substanțelor organice prezente în biosferă. . .
Prin lanțul trofic , fluxul de substanțe și energie trece de la plante ( producători ) la ierbivore ( consumatori primari) și de la aceștia la carnivori ( consumatori secundari ). Acest mecanism s-ar bloca rapid, totuși, dacă nu ar exista posibilitatea inversă, adică cea care permite eliberarea dioxidului de carbon din materia organică moartă, asigurând circulația materiei. Prin urmare, procesul de biodegradare are, în echilibrul natural, demnitate egală cu procesul de fotosinteză al cărui rezultat reprezintă și în același timp punctul de plecare. Biodegradarea este realizată de descompunători , microorganisme ( ciuperci , bacterii , protozoare ) care cresc pe materie organică moartă, adică pe deșeurile produse de ecosistem .
Materiale biodegradabile
Pentru ca un compus să fie considerat „biodegradabil” este necesar ca în natură să existe un microorganism capabil să descompună , să asimileze și, în final, să mineralizeze materialul.
Materialele organice de origine naturală sunt biodegradabile, în timp ce materialele de origine sintetică pot fi rezistente la biodegradare.
Materiale non biodegradabile
Un material "non biodegradabil" nu este susceptibil la acțiunea enzimelor microbiene. Prin urmare, degradarea acestor compuși are loc numai din cauza degradării abiotice, cum ar fi fotodegradarea sau hidroliza. În general, aceste materiale au un impact negativ asupra mediului, deoarece persistă mult timp și, prin urmare, sunt considerate poluanți .
Cele mai frecvente substanțe ne biodegradabile sunt majoritatea materialelor plastice, care sunt compuse în principal din carbon , hidrogen și oxigen .
Utilizări
Procesul de biodegradare poate fi utilizat pe scară largă pentru a reduce cantitatea de substanțe toxice prezente în siturile contaminate, cum ar fi depozitele de deșeuri sau zonele afectate de deversările de petrol. [4]
Notă
- ^ a b ( EN ) IUPAC Gold Book, biodegradare
- ^ Enciclopedia Britanică - bioplastic
- ^ (EN) Allan Metcalf, David K. Barnhart, America în atâtea cuvinte: cuvinte care au modelat America , Houghton Mifflin Harcourt, 1999, p. 258., ISBN 0547563299 .
- ^ A b c d(EN) Encyclopedia.com - biodegradare
- ^ Dicționarul Sabatini Coletti - biodegradare
- ^(EN) Glosar de statistici de mediu - biodegradare
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Biodegradation , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | LCCN (EN) sh85014130 · GND (DE) 4313252-2 |
|---|
