ENVIRONMENTÁLNÍ BIOTECHNOLOGIE: HISTORIE, CO STUDUJE, APLIKACE - BIOLOGIE - 2025

Environmentální biotechnologie je disciplína zabývající se vývojem a využíváním biologických systémů k nápravě a řešení problémů znečištění v životním prostředí. Využívá principy vědy, technologie a genetického inženýrství k ošetření organických a anorganických materiálů, snaží se zlepšit přírodní prostředí a zaměřit se na udržitelný rozvoj.

Jeho aplikace sahají od bioremediace a čištění odpadních vod, plynů a toxických odpadů, až po biodegradaci materiálů, agrobiotechnologii, bioenergii, biomining a kontrolu škůdců a chorob.

Biotechnologie životního prostředí využívá mikroorganismy k obnově okolních podmínek ovlivněných znečištěním. Zdroj: pixabay.com

V současnosti je jeho nejvýznamnější funkcí čištění podlah, vody a vzduchu pomocí udržitelnějších a ekonomických procesů.

Například v případě úniku ropy do půdy mohou být hnojiva se sírany nebo dusičnany vyrobena za účelem podpory reprodukce mikroorganismů, které napomáhají rozkladu této látky.

Stručně řečeno, environmentální biotechnologie pomáhá přírodě překonávat situace nerovnováhy a obnovuje ekosystémy, které utrpěly nějakou změnu, ve většině případů v důsledku lidského jednání.

Historie environmentální biotechnologie

Biotechnologie se v dějinách lidstva objevuje od pradávna, kdy se k získání některých produktů, jako je víno, pivo, sýr nebo chléb, začaly používat různé techniky manipulace se zvířaty a kulturami.

V 19. století francouzský chemik Louis Pasteur zjistil, že mikroorganismy jsou příčinou fermentace a přinášejí velké výhody potravinářskému a zdravotnickému průmyslu.

O několik let později britský vědec Alexander Fleming pozoroval účinky penicilinových bakterií při léčbě infekcí, což umožnilo vývoj antibiotik ve velkém měřítku.

V roce 1953 objevili vědci Rosalind Franklin, James D. Watson a Francis Crick z University of Cambridge DNA a fungování genetického kódu. To vedlo k nebývalému pokroku v oblasti molekulární manipulace, což vedlo k moderní biotechnologii.

Modifikace a přenos genů z jednoho organismu do druhého umožnil vývoj lepších produktů a procesů v oblasti zemědělství a medicíny.

Postupem času a v důsledku negativního dopadu průmyslového využívání na životní prostředí se tyto techniky začaly používat k řešení problémů souvisejících se znečištěním, což vedlo k environmentální biotechnologii.

Co studuje environmentální biotechnologie?

Tato disciplína zahrnuje dvě hlavní oblasti studia: biotechnologie na jedné straně a ekologii na straně druhé.

Biotechnologie

Je to věda, která zkoumá a analyzuje živé organismy, aby pomocí technologie mohla využít svých zdrojů a kapacit k jejich využití při zlepšování produktů a jiných účelů.

Používá se hlavně v oblasti potravin, medicíny, farmakologie a péče o životní prostředí.

Jeho použitím je možné získat účinnější léky, odolnější materiály, zdravější potraviny, obnovitelné zdroje energie a méně znečišťující průmyslové procesy.

Ekologie

Je to část biologie, která studuje vztahy živých bytostí mezi sebou as prostředím, ve kterém žijí. Jedním z jeho hlavních zájmů jsou změny, kterým ekosystémy procházejí z činností prováděných lidmi.

V tomto smyslu je ekologie již několik let spojena s politickými a sociálními hnutími, která po celém světě bojují za ochranu a péči o životní prostředí.

Cílem jeho akcí je ochrana a regenerace přírodních zdrojů, ochrana volně žijících živočichů a snižování úrovně znečištění způsobeného člověkem.

V tomto rámci se environmentální biotechnologie mimo jiné snaží najít řešení ztráty biologické rozmanitosti, změny klimatu, dostupnosti nových obnovitelných zdrojů energie a ředění ozónové vrstvy.

Aplikace

V zemědělství umožňuje environmentální biotechnologie vytvářet potraviny s více vitamíny, minerály a bílkovinami a rostlinami, které jsou odolnější vůči napadení hmyzem. Zdroj: pixabay.com

Mezi hlavní využití environmentální biotechnologie patří použití související s bioremediací, úpravou odpadních vod, biodegradací materiálů a agrobiotechnologií.

Bioremediace

Tento termín se týká použití mikroorganismů k ošetření látky nebo k obnovení podmínek prostředí ovlivněných kontaminací.

Například určité bakterie, houby a geneticky upravené rostliny mají schopnost absorbovat a degradovat toxické prvky z půdy, vody nebo vzduchu.

Jedním z nejznámějších případů je genetická modifikace bakterie Deinococcus radiodurans, která má velkou schopnost odolávat záření, takže absorbuje rtuťové ionty a toluen přítomný v jaderném odpadu.

Některé houby mají vysokou odolnost vůči koncentrací olova a používají se k čištění půd kontaminovaných tímto těžkým kovem.

Čištění odpadních vod

Biotechnologie životního prostředí lze také použít k odstranění fyzikálních, chemických a biologických znečišťujících látek z lidské odpadní vody.

Použitím vodních rostlin, mikrořas a biodegradačních procesů je možné odpad vyčistit a zlepšit jeho kvalitu.

Agrobiotechnologie

V zemědělství používá environmentální biotechnologie živé organismy nebo mikroorganismy ke zlepšení stavu plodin a ke zvýšení produkce.

Umožňuje například vytvářet potraviny obsahující více vitamínů, minerálů a bílkovin a rostliny, které jsou odolnější vůči útokům hmyzu, aniž by bylo nutné používat chemické výrobky, které poškozují životní prostředí.

Kromě toho umožňuje opětovné použití zemědělských zbytků nebo odpadních vod při výrobě energie a biopaliv.

Biodegradace materiálů

Environmentální biotechnologie také umožňuje vývoj biologicky rozložitelných materiálů, které se přirozeně rozkládají působením biologických činitelů, jako jsou zvířata, houby a bakterie.

K degradaci těchto prvků může dojít dvěma způsoby: prostřednictvím organismů, které potřebují k životu kyslík (aerobní degradace), nebo prostřednictvím organismů, které při svém metabolismu nevyžadují kyslík (anaerobní degradace).

Tento typ procesu pomáhá minimalizovat úroveň odpadu a zabraňuje vzniku znečišťujících látek v životním prostředí.

Na druhé straně jsou dalšími možnými aplikacemi environmentální biotechnologie ty, které se týkají mimo jiné úpravy tuhých odpadů a plynů, bioenergie a biominingu, kontroly škůdců a chorob a biogeochemických cyklů.

Reference

1. Castillo Rodríguez, Francisco (2005). Environmentální biotechnologie. Redakční Tebar. Madrid. Španělsko.
2. Bécares, E. (2014). Environmentální biotechnologie, Popelka biotechnologie? AmbioSciences. Časopis vědecké diseminace vydávaný Fakultou biologických a ekologických věd Univerzity León.
3. ISEB. Mezinárodní společnost pro environmentální biotechnologii. K dispozici na adrese: inecol.edu.mx
4. Blanch, Anicet. Environmentální biotechnologie. Biotechnologické aplikace ve zlepšování životního prostředí. University of Barcelona.
5. Rittmann, BE (2006). Mikrobiální ekologie pro řízení procesů v environmentální biotechnologii. Trends Biotechnol.
6. Environmentální biotechnologie, Wikipedia. K dispozici na adrese: Wikipedia.org