Gebruik van biotechnologie voor het opruimen van onze omgeving

Sommige van de gebieden waar biotechnologie zeer effectief is gebleken bij het opruimen van het milieu zijn:

Landfill Technologies:

Vast afval is verantwoordelijk voor een steeds groter deel van het afval dat wordt gegenereerd door stedelijke samenlevingen. Hoewel een deel van dit volume bestaat uit glas, kunststoffen en ander niet-biologisch afbreekbaar materiaal, is een aanzienlijk deel hiervan gemaakt van afbreekbaar vast organisch materiaal, zoals voedselafval van grote pluimvee- en varkensbedrijven.

In grote niet-verstedelijkte gemeenschappen is de goedkope Anaerobic Landfill Technology een veelgebruikte methode om dergelijk biologisch afbreekbaar afval te verwijderen. In dit proces worden de vaste afvalstoffen afgezet op laaggelegen sites met een lage waarde.

De afvalafzetting wordt elke dag samengeperst en bedekt met een laag aarde. Deze stortplaatsen huisvesten een grote verscheidenheid aan bacteriën, waarvan sommige in staat zijn om verschillende soorten afval te degraderen. De enige tekortkoming in dit proces is dat deze bacteriën een aanzienlijke hoeveelheid tijd nodig hebben om het afval te degraderen.

Moderne biotechnologie heeft wetenschappers echter in staat gesteld de beschikbare bacteriën te bestuderen, die betrokken zijn bij de afbraak van het afval - inclusief gevaarlijke stoffen. De meest efficiënte stammen van deze bacteriën kunnen in grote hoeveelheden worden gekloond en gereproduceerd en uiteindelijk op de specifieke locaties worden toegepast. Dit zorgt voor een snelle afbraak van het afvalmateriaal.

composteren:

Composteren is een anaerobe microbieel aangedreven proces dat organisch afval omzet in stabiel, hygiënisch humusachtig materiaal. Dit materiaal kan vervolgens veilig worden teruggebracht in de natuurlijke omgeving. Deze methode is eigenlijk een fermentatieproces met een laag vochtig, vast substraat.

Bij grootschalige operaties waarbij grotendeels huishoudelijk vast afval wordt gebruikt, wordt het eindproduct meestal gebruikt voor bodemverbetering. In de meer gespecialiseerde bewerkingen met onbewerkte substraten (zoals stro, dierlijke mest, enz.), Wordt de compost (eindproduct) het substraat voor de productie van paddestoelen.

Het primaire doel van een composteringsbewerking is het verkrijgen van de uiteindelijke compost met een gewenste productkwaliteit in een beperkte tijdsperiode en binnen een beperkte compost. De fundamentele biologische reactie van het composteerproces is de oxidatie van de gemengde organische substraten om koolstofdioxide, water en andere organische bijproducten te produceren. Het is echter belangrijk om ervoor te zorgen dat een composteerinstallatie onder milieuveilige omstandigheden functioneert.

Composteren is lang niet alleen erkend als een middel om veilig organisch afval te behandelen, maar ook als een techniek voor het recycleren van organisch materiaal. Deze techniek zal in toenemende mate een belangrijke rol spelen in toekomstige afvalbeheersystemen, omdat hiermee het hergebruik van organisch materiaal afkomstig van afval uit de nationale, landbouw- en levensmiddelenindustrie mogelijk wordt.

bioremediatie:

Verschillende producten (chemicaliën) die door de moderne technologieën worden gegenereerd, vormen een grote bedreiging voor de natuurlijke afbraakprocessen en de natuurlijke mechanismen voor het handhaven van het ecologische evenwicht. Veel van deze verontreinigende stoffen zijn complex van aard en zijn daarom moeilijk afbreekbaar. Dergelijke verontreinigende stoffen accumuleren in een natuurlijke omgeving tot een alarmerende snelheid.

De toepassing van biotechnologie heeft geholpen bij het milieubeheer van dergelijke gevaarlijke verontreinigingen door bioremediatie. Dit proces wordt ook wel bio-restauratie of bio-behandeling genoemd. Bioremediatie omvat het gebruik van natuurlijk bestaande micro-organismen om het afbreken van biologische stoffen en afbraak van verschillende materialen te versnellen.

Dit proces voegt een aanzienlijk momentum toe aan het reinigingsproces. Het basisprincipe van bioremediatie is het afbreken van organische verontreinigingen in eenvoudige organische verbindingen zoals koolstofdioxide, water, zouten en andere onschadelijke producten.

Bioremediatie kan op twee manieren bijdragen aan het opruimen van de omgeving:

Bevordering van microbiële groei in situ (in de bodem) kan worden bereikt door toevoeging van voedingsstoffen. De microben wennen zich aan deze giftige afvalstoffen (zogenaamde voedingsstoffen). Over een periode van tijd verbruiken de microben deze verbindingen, waardoor deze verontreinigende stoffen worden afgebroken.

Een andere optie is het genetisch manipuleren van micro-organismen, die organische polluentmoleculen kunnen afbreken. Zo hebben bioremediatie-ingenieurs van een Amerikaanse organisatie de 'Flavobacterium'-soort gebruikt om pentachloorfenol uit verontreinigde grond te verwijderen.

Het gebruik van microben is ook effectief gebleken in het opruimen van toxische locaties. Een Amerikaanse microbioloog heeft een GS-15-microbe ontdekt, die uranium kan opeten uit het afvalwater van een kernwapenfabriek. De GS-15 micro-organismen zetten uranium in water om in onoplosbare deeltjes die neerslaan en bezinken op de bodem.

Deze deeltjes kunnen vervolgens worden verzameld en afgevoerd. De GS-15-bacterie metaboliseert ook rechtstreeks uranium, waardoor het twee keer zoveel energie oplevert als het normaal zou genereren in de aanwezigheid van ijzer. Dit organisme heeft een zeer snelle groeisnelheid en kan zeer nuttig zijn bij de afvalbehandeling van uraniumontginning.

Bioremediatie maakt gebruik van biologische agentia die gevaarlijke afvalstoffen in niet-gevaarlijke of minder gevaarlijke verbindingen verwerken. Zelfs de dode biomassa herbergt enkele schimmels die metaalionen kunnen vangen in waterige oplossingen. Dit komt door hun speciale celwandsamenstelling. Veel fermentatie-industrieën produceren fungale biomassa op ongewenste bijproducten, die voor dit doel kunnen worden gebruikt.

De biomassa van de schimmel Rhizopus arrhizus kan 30-130 mg cadmium / g droge biomassa opnemen. Paddestoel heeft ionen in zijn celwand, zoals aminen, carboxyl- en hydroxylgroepen. 1, 5 kg myceliumpoeder kan worden gebruikt voor het winnen van metalen uit 1 ton water beladen met 5 gram cadmium.

'Algasorb', een product gepatenteerd door de Bio-Recovery Systems Company, absorbeert zwaar metaalionen uit afvalwater of grondwater op een vergelijkbare manier. Het vangen van dode algen in silicagel polymeer materiaal produceert Algasorb. Het beschermt algencellen tegen vernietiging door andere micro-organismen. Algasorb functioneert op dezelfde manier als commerciële ionenwisselaarshars en zware metalen kunnen bij verzadiging worden verwijderd.

Het beheersen van vervuiling aan de bron zelf is een uiterst effectieve benadering van een schoner milieu. Zware metalen zoals kwik, cadmium en lood zijn vaak aanwezig als verontreinigende stoffen in het afvalwater van de moderne industrie. De effecten van kwik als vervuilende stof zijn al geruime tijd bekend.

Deze metalen kunnen worden verzameld door enkele algen en bacteriën en worden dus uit de omgeving verwijderd. Zo kan 'Pseudomonas aeruginosa' uranium ophopen en kan 'Thiobacillus' zilver verzamelen. Verschillende bedrijven in de VS verkopen een mengsel van microben en enzymen voor het opruimen van chemisch afval, waaronder olie, detergenten, afval van papierfabrieken en pesticiden.

De laatste tijd worden planten ook gebruikt voor het opruimen van met metaal aangetaste sites. Deze planten absorberen de metalen in hun vacuolen. Dit proces wordt aangeduid als Phytoremediation. De metalen kunnen worden gewonnen door de planten te verbranden. Deze manier om dergelijke bomen te laten groeien in de buurt van industriële bedrijven die zware metalen afgeven in het milieu, is buitengewoon effectief gebleken.

biosensoren:

Biosensoren zijn biofysische apparaten die de hoeveelheden specifieke stoffen in verschillende omgevingen kunnen detecteren en meten. Biosensoren omvatten enzymen, antilichamen en zelfs micro-organismen, en deze kunnen worden gebruikt voor klinische, immunologische, genetische en andere onderzoeksdoeleinden.

De biosensorsondes worden gebruikt om verontreinigende stoffen in de omgeving te detecteren en te bewaken. Deze biosensoren zijn niet-destructief van aard en kunnen volledige cellen of specifieke moleculen zoals enzymen als biomimetisch voor detectie gebruiken. Hun andere voordelen zijn snelle analyse, specificiteit en nauwkeurige reproduceerbaarheid.

Biosensoren kunnen worden gemaakt door het ene gen aan het andere te koppelen. Bijvoorbeeld, kwikresistentiegen (mer) of tolueenafbraak (tol) -gen kunnen worden gekoppeld aan de genen die coderen voor eiwitten die bioluminescentie vertonen in een levende bacteriële cel.

De biosensorcel, indien gebruikt in a. bepaalde vervuilde locatie, kan signaleren door licht uit te zenden - wat zou suggereren dat lage niveaus van anorganisch kwik of tolueen aanwezig zijn op de verontreinigde locatie. Dit kan verder worden gemeten met behulp van fiber-optische fluorimeters.

Biosensoren kunnen ook worden gemaakt door gebruik te maken van enzymen, nucleïnezuren, antilichamen of andere reportermoleculen die aan synthetische membranen zijn bevestigd als moleculaire detectoren. Antilichamen die specifiek zijn voor een bepaalde omgevingsverontreiniging kunnen worden gekoppeld aan veranderingen in fluorescentie om de gevoeligheid van detectie te verhogen.

In India heeft het Central Electrochemical Research Institute van Karaikudi een glucose-biosensor ontwikkeld op basis van enzym glucose-oxidase. Dit enzym is geïmmobiliseerd op een elektrodeoppervlak dat werkt als een elektrokatalysator voor de oxidatie van glucose. De biosensor geeft op zijn beurt een reproduceerbaar elektrisch signaal voor glucoseconcentratie zo laag als 0, 15 mm (milimolair) en werkt gedurende enkele weken zonder duidelijke degradatie van het enzym.

Een andere soortgelijke toepassing van de biosensoren is 'Bio-monitoring', die kan worden gedefinieerd als de meting en beoordeling van toxische chemicaliën of hun metabolieten in een weefsel, uitwerpselen of een andere gerelateerde combinatie. Het gaat om de opname, distributie, biotransformatie, accumulatie en verwijdering van toxische chemicaliën. Dit helpt het risico te minimaliseren voor industriële arbeiders die direct worden blootgesteld aan giftige chemicaliën.

Biologische afbraak van Xenobiotische verbindingen:

Xenobiotica zijn door de mens gemaakte verbindingen van recente oorsprong. Deze omvatten kleurstoffen, oplosmiddelen, nitrotoluenen, benzopyreen, polystyreen, explosieve oliën, pesticiden en oppervlakteactieve stoffen. Omdat dit onnatuurlijke stoffen zijn, hebben de microben die in de omgeving aanwezig zijn geen specifiek mechanisme voor hun degradatie.

Vandaar dat ze de neiging hebben om vele jaren in het ecosysteem te blijven bestaan. De afbraak van xenobiotische verbindingen hangt af van de stabiliteit, grootte en vluchtigheid van het molecuul en de omgeving waarin het molecuul bestaat (zoals pH, gevoeligheid voor licht, verwering enz.). Biotechnologische hulpmiddelen kunnen worden gebruikt om hun moleculaire eigenschappen te begrijpen en helpen bij het ontwerpen van geschikte mechanismen om deze verbindingen aan te vallen.

Oil Eating Bugs:

Onbedoelde olielozingen vormen een grote bedreiging voor de oceaanomgeving. Dergelijke lekkages hebben een directe invloed op mariene organismen. Om dit probleem tegen te gaan, hebben wetenschappers nu levende organismen ontwikkeld om de olielozingen op te ruimen. De meest voorkomende olie-etende micro-organismen zijn bacteriën en schimmels.

Dr. Anand Chakrabarty, een vooraanstaande in de VS gevestigde wetenschapper van Indiase afkomst, heeft met succes bacteriële vormen gecreëerd die olie in individuele koolwaterstoffen kunnen afbreken. Deze bacteriën omvatten Pseudomonas aureginos ', waar een gen voor oliedegradatie is geïntroduceerd in de Pseudomonas.

Zodra de olie volledig van het oppervlak is verwijderd, sterven deze kunstmatige olieetende insecten uiteindelijk af, omdat ze hun groei niet langer kunnen ondersteunen. Dr. Chakrabarty was de eerste wetenschapper die patent op dergelijke levende organismen verkreeg.

Penicillium-soorten bleken ook olie-afbrekende kenmerken te bezitten, maar het effect ervan heeft veel meer tijd nodig dan de genetisch gemanipuleerde bacterie. Veel andere micro-organismen zoals de Alcanivorax-bacteriën zijn ook in staat om aardolieproducten af ​​te breken.

Designer Bugs:

Meer dan honderdduizend (één lakh) verschillende chemische verbindingen worden elk jaar in de wereld geproduceerd. Hoewel sommige van deze chemicaliën biologisch afbreekbaar zijn, zijn andere zoals gechloreerde verbindingen resistent tegen microbiële afbraak.

Om deze Polychloorbifenylen (PCB's) aan te pakken, hebben wetenschappers nu een aantal PCB-afbrekende bacteriële (Pseudomonas pseudoalkali) genen KF 707 geïsoleerd. Een hele klasse genen, ook wel bph-makende enzymen genoemd, is ook geïsoleerd. Deze enzymen zijn verantwoordelijk voor de degradatie van PCB's.

Andere genetisch gemanipuleerde bacteriën versagen ook verschillende reeksen van gechloreerde verbindingen. Een anaërobe bacteriestam Desulfitlobacterium sp. Y51 dechlorinaten PCE (Poly chloorethyleen) tot cw-12-dichloorethyleen (cDCE), in concentraties variërend van 01 - 160 ppm.

Japanse wetenschappers hebben een technologie bedacht die 'DNA-shuffling' wordt genoemd, waarbij het DNA van twee verschillende stammen van PCB-afbrekende bacteriën wordt gemengd. Dit resulteert in de vorming van chimere bph-genen, die enzymen produceren die in staat zijn tot het afbreken van een groot aantal PCB's. Deze genen worden verder geïntroduceerd in het chromosoom van originele PCB-afbrekende bacteriën en de aldus verkregen hybride stam is een uiterst effectief afbrekend middel.

Genen zijn ook geïsoleerd van bacteriën die resistent zijn tegen kwik dat als mer-genen wordt genoemd. Deze genen zijn verantwoordelijk voor de totale afbraak van organische kwikverbindingen. De bph-genen en tod-genen voor tolueenafbrekende bacteriën (pseudomonas putida Fl) hebben vergelijkbare genorganisaties getoond. Beide genen coderen voor enzymen die een overeenkomst van zestig procent vertonen. Door de subeenheden van de enzymen uit te wisselen is het mogelijk om een ​​hybride enzym te construeren. Een van deze hybriden is een hybride deoxygenase dat is samengesteld uit TodCl - Bph A2 - Bph A3 - Bph A4.

Dit werd tot expressie gebracht in E. coli. Er werd waargenomen dat dit hybride deoxygenase in staat was tot snellere afbraak voor op Trichloorethyleen (TCE) gebaseerde verbindingen. Het todCl-gen van tolueenafbrekende bacteriën is met succes geïntroduceerd, in het chromosoom van bacteriële stam KF707. Deze stam resulteerde vervolgens in efficiënte de-gradatie van TCE. Deze KF707-stam kan ook worden gekweekt op tolueen of benzeen, enz.

Biomining:

Een van de oudste industrieën in de wereld, de mijnbouw is de bron van alarmerende niveaus van milieuvervuiling. Modem biotechnologie wordt nu gebruikt om de omgeving rond mijngebieden te verbeteren via verschillende micro-organismen. Zo is een bacterie Thiobacillus ferooxidans gebruikt om koper uit mijnafval te verwijderen. Dit heeft ook geholpen bij het verbeteren van het herstel.

Deze bacterie is van nature aanwezig in bepaalde zwavelhoudende materialen en kan worden gebruikt om anorganische verbindingen zoals kopersulfidemineralen te oxideren. Dit proces geeft zuur- en oxidatieoplossingen van ferri-ionen vrij die metalen uit het ruwe erts kunnen wegwassen. Deze bacteriën kauwen het erts op en geven koper af dat vervolgens kan worden verzameld. Dergelijke bio-verwerkingsmethoden zijn wereldwijd goed voor bijna een kwart van de totale koperproductie. Bio-processing wordt ook gebruikt om metalen zoals goud te winnen uit zeer laagwaardige sulfidische gouderts.

Biotechnologie biedt ook de middelen om de efficiëntie van bio-mijnen te verbeteren door bacteriestammen te ontwikkelen die bestand zijn tegen hoge temporiën. Dit helpt deze bacteriën de biobewerking te overleven die veel warmte genereert.

Een andere optie is het genetisch manipuleren van bacteriestammen die bestand zijn tegen zware metalen zoals kwik, cadmium en arseen. Als de genen die deze microben beschermen tegen zware metalen, worden gekloond en overgebracht naar de gevoelige stammen, kan de efficiëntie van bio-mijnen veelvoudiger worden.

Vervuilingscontrole:

Met behulp van moderne biotechnologie kunnen natuurlijk voorkomende biokatalysatoren worden gebruikt om schadelijke chemicaliën die in het milieu worden vrijgegeven te ontgiften. Dergelijke biokatalysatoren hebben geholpen bij het verwijderen van kankerverwekkende verbindingen zoals methyleenchloride uit industrieel afval.

Deze speciale bacteriën worden in een bioreactor aan het afval blootgesteld, waarbij de bacteriën de schadelijke chemische stof opnemen en omzetten in water, kooldioxide en zouten, waardoor de chemische verbinding volledig wordt vernietigd. Een soort bacterie Geobacter metallireducens wordt ook gebruikt om uranium te verwijderen uit drainagewateren in mijnbouwactiviteiten en uit verontreinigd grondwater.

De isolatie en daaropvolgende karakterisering van verschillende belangrijke genen zal helpen bij het ontwikkelen van stammen die een breed scala aan verontreinigende stoffen kunnen afbreken. Het gebruik van moleculaire manipulaties kan ook helpen bij het aanpassen van bacteriën om ze te gebruiken voor het verwijderen van specifieke toxische stoffen.

Industriële afvalstoffen behandelen:

Afvalstoffen van de pulpindustrie:

Afvalstoffen uit de papier- en pulpindustrie bevatten een hoog gehalte aan cellulose en lignocellulose, wat enorme behandelingsproblemen oplevert. Cellulose is uitermate resistent tegen afbraak door en wordt resistent tegen zowel chemische als enzymatische aanvallen wanneer gebonden aan lignine. Aangezien lignine en koolhydraten met elkaar zijn verweven in hout, wordt het moeilijk om de pulp te delokaliseren.

Onderzoekers hebben nu enzymatische pulpbleking ontwikkeld, die de vorming van bleekwaterafval voorkomt door het chloorverbruik te elimineren of te verminderen. Het vermindert ook het water bij het verpulpen en bleken. Dit proces omvat het gebruik van een xylanase-producerend organisme Bacillus stearthermophilus, dat wordt geïsoleerd uit aarde.

Micro-organismen produceren meestal xylanasen samen met andere polymeren zoals cellulase en hemicellulose. Recombinante DNA-technologie wordt nu gebruikt om alleen de xylanase-genen tot expressie te brengen in niet-cellulolytische gastheren. Het eerste cellulase-vrije xylanase werd gerapporteerd van actinomycete Chainia uit de woestijnen van Rajasthan.

Verschillende andere xylanasen werden vervolgens gerapporteerd. Xylanasen worden op grote schaal gebruikt vanwege hun hoge temperatuurstabiliteit en hoge alkalische optimum. Deze eigenschap helpt bij de nauwe binding aan het substraat. Alkalische xylanase is gerapporteerd van Bacillus stearthermophilus, dat actief is bij pH 9 en 65 ° C. Dit is getest voor het bleken van houtpulp met veelbelovende resultaten.

Een ander afval van het pulpproces van hout is sulfietafvalvloeistof, dat lignosulfaat (60%), suiker (36%) en een mengsel van andere organische verbindingen bevat. Dit kan worden behandeld met gist (Candida albicans), die de suiker fermenteert en bijna een ton gist produceert voor elke twee ton suiker in de vloeistof.

Afval van de zuivelindustrie:

De weifluïdum is een aanzienlijk bijproduct bij de productie van kaas. Wei wordt achtergelaten nadat de wrongel is gescheiden en voor elke kg geproduceerde kaas wordt maar liefst negen liter van deze vloeistof (wei) aangemaakt.

Hoewel de wei potentieel waardevolle voedingsstoffen bevat, is het gebruik ervan beperkt tot veevoer en sommige bewerkte voedingsmiddelen zoals ijs. Nu de wereldwei-productie vijf miljoen ton per jaar nadert, beginnen enorme afvalverwijderingsproblemen de zuivelindustrie te achtervolgen.

Wanneer lozing in gemeentelijk rioleringssysteem zou resulteren in massale biologische zuurstofbehoefte (BZV). Deze vloeistof heeft een lactosegehalte van 4-5%, dat slecht wordt gemetaboliseerd door de meeste organismen die bij commerciële fermentatie worden gebruikt. Om de zaken nog erger te maken, is wei verdund (92% water) en dit brengt hoge kosten met zich mee.

De verwijdering van wei wordt nu behandeld door verschillende biotechnologische benaderingen. Waaronder:

1. Behandelen van wei met de juiste stammen van microben en voedingsstoffen,

2. Directe gisting van lactose tot ethanol,

3. Gebruik van gist zoals 'Kluyvewmyces fraglis' en 'Candida intermedi',

4. Hydrolyse van lactose tot glucose en galactose. (Fermentatie resulteert in zoete siroop, die wordt gebruikt in de voedingsindustrie).

Wastes from Dye Industry :

De textiel- en kleurstofindustrieën produceren een aantal kleurstoffen en pigmenten, die in effluentstromen in het milieu worden afgegeven. Hoewel de meeste van de kleurstoffen niet giftig of kankerverwekkend zijn voor vissen of zoogdieren, vormen sommige van deze kleurstoffen ernstige gevaren.

Chemische methoden voor de behandeling van gekleurde effluenten zijn succesvol gebleken, terwijl de microbiële verwijdering van kleurstoffen en pigmenten nog steeds zeer beperkt is. Van micro-organismen is gebleken dat ze kleurstoffen alleen degraderen na aanpassing aan concentraties die veel hoger zijn dan normaal in verschillende stromen.

Bio-schrobben:

Het lozen van giftige en geurende gassen is een ernstig milieuprobleem. Verminderde zwavelverbindingen (thiosulfaat, waterstofsulfide) worden gegenereerd uit een verscheidenheid aan industriële processen in de fotografische en pulpindustrie, olieraffinage en zuivering van natuurlijke gassen. Deze verbindingen zijn de bijproducten van anaerobe vergisting van dierlijke afvalstoffen met een hoog organisch gehalte. De meeste anorganische verbindingen met gereduceerde zwavel kunnen aëroob of anaëroob worden gebruikt.

pesticiden:

De meeste commercieel gebruikte chemische bestrijdingsmiddelen en meststoffen zijn gevaarlijk gebleken boven een bepaald drempelniveau. Deze chemicaliën, wanneer ze worden afgebroken door micro-organismen of ultraviolet licht, maken verontreinigende stoffen in de omgeving vrij. Biotechnologische hulpmiddelen kunnen in dergelijke situaties helpen.

Wiet controle:

Er zijn nieuwe herbiciden ontwikkeld, die selectief zijn voor het doelwit en onschadelijk voor de niet-doelwitorganismen. Genetisch gemanipuleerde herbicide-resistente planten zijn ook ontwikkeld in een aantal gewassen, wat zou helpen bij het gebruik van milieuvriendelijke herbiciden. Genetisch gemanipuleerde insectenresistente planten zijn ook met succes ontwikkeld in bepaalde gewassoorten, wat erop wijst dat het gebruik van pesticiden in de toekomst beperkt zal blijven.

Ongediertebestrijding en bio-pesticide:

Bacteriële pesticiden worden nu gesynthetiseerd door het overbrengen van bacterieel gen (Bacillus thrungiensis) Bt in planten. Dit gen codeert voor een eiwit, dat bij inslikken door het voeden van insecten, resulteert in de solubilisatie van het spijsverteringskanaal van het insect (mid-darm) en protoxinen vrijmaakt. Dit leidt tot verstoringen van het evenwicht en doodt uiteindelijk het insect.

Deze 'biologische pesticiden' worden ontwikkeld om insectenplagen (kogelworm en kiemworm) te bestrijden door het Bt-gen over te brengen in een bodembacterie (Pesudomonas-soort). Verschillende Amerikaanse bedrijven zijn betrokken bij de ontwikkeling en marketing van biologische bestrijdingsmiddelen en hebben met genetisch gemanipuleerde levende bacteriën voor het coaten van zaden voor het planten gezorgd. Mycogen doodt recombinante bacteriën en past deze toe op de bladeren van cultuurgewassen. Beide benaderingen beschermen het toxine tegen afbraak door micro-organismen en ultraviolet licht wanneer toegepast op de gewassen.

Virale bestrijdingsmiddelen:

Virale pesticiden zijn veilig voor het milieu en hebben een lager risico op toxiciteit. Deze pesticiden kunnen ook worden gebruikt tegen de plaagstammen die anders resistent zijn geworden tegen chemische bestrijdingsmiddelen. Een aantal entomopathogene virussen (virusinfecterende insecten) zijn gebruikt als veilige en effectieve pesticiden. Deze virussen doden specifieke plaagsoorten en hebben geen nadelige effecten op bruikbare insectenbestrijders, insecten die nuttige producten, parasieten of roofdieren opleveren. Ze zijn veilig, zelfs bij langdurige spuitoperaties.

Restauratie van ontkende gebieden:

Toenemende menselijke activiteit heeft grote schade veroorzaakt in het anderszins evenwichtige ecosysteem van de aarde. Meer dan de helft van 's werelds totale landoppervlak wordt nu bedreigd door problemen van zoutgehalte, zuurgraad en metaaltoxiciteit. Biotechnologische hulpmiddelen worden gebruikt voor het herstellen van het aangetaste ecosysteem. Sommige van de methoden op basis van plantenbiotechnologie omvatten herbebossing, met inbegrip van microvermeerdering en het gebruik van mycorrhiza.

Micropropagatie heeft geresulteerd in een toenemende plantdekking, die op zijn beurt helpt bij het voorkomen van erosie en ook klimatologische stabiliteit toevoegt. Specifieke plantensoorten zijn geplant in gebieden, die meer vatbaar zijn voor denudatie.

Er zijn bijvoorbeeld verschillende plantensoorten Casuraina geplant in stikstofarme gronden, die de bodemvruchtbaarheid zullen verhogen en de productie van brandhout zullen verbeteren. Sommige plantensoorten die kunnen groeien in in zoutrijke gronden kunnen ook in dergelijke gebieden worden geplant. Deze soorten zijn Prosopis spiagera, Butea monosperma en Terminalia bellerica.

Biodiversiteit en behoud:

Menselijke activiteit is ook rampzalig gebleken voor de diversiteit van soorten en het door de mens veroorzaakte uitsterven van soorten is met exponentiële snelheden toegenomen. De behoefte om de bevolking uit te breiden met een ongelijke verdeling van rijkdom heeft altijd geleid tot onhoudbaar en uitbuitend gebruik van de bestaande middelen. Een van de belangrijkste zorgen van vandaag is het behoud van onze bestaande flora en fauna (planten, dieren en microben).

Biotechnologische toepassingen hebben nieuwe en verbeterde methoden voor het behoud van genetische bronnen van planten en dieren geopend en hebben de evaluatie van de verzameling van kiemplasma voor specifieke kenmerken versneld. Het behoud van een brede genetische basis, een belangrijk element van biodiversiteit, is essentieel voor de toekomst van de biotechnologie en het duurzame gebruik van biologische hulpbronnen. Nieuwe technologieën kunnen de waarde van de biodiversiteit in de wereld vergroten als ze een verhoogd gebruik van de genetische diversiteit van zowel wilde als gedomesticeerde soorten mogelijk maken.

Plantenweefselkweek werd beschouwd als een sleuteltechnologie voor het vergroten van de productiecapaciteit van veel planten van geselecteerde variëteiten, om hun productie te verbeteren en te verhogen en om ze met uitsterven te voorkomen.

De inherente aard van plantensoorten is echter zodanig dat de meeste genetische hulpbronnen van gewassen genetisch worden geconserveerd (buiten de natuurlijke habitat). Er zijn maar weinig ex-sitemethoden van conservering, die het deel van de te conserveren plant (volledig orgaan, zaden, weefsels of genetisch materiaal) kunnen onderscheiden. Maar de nieuwere biotechnologische apparaten kunnen helpen de zaden te behouden als de voorkeursmethode voor behoud ex situ. Hier moet men het probleem van de slaaptoestand overwinnen.

Een andere succesvolle methode om de biodiversiteit te behouden, is het behoud van kiemplasma door cryopreservatie (bevriezing van het weefsel in vloeibare stikstof bij -196 ° C). Het basisprincipe hier is om de metabolische activiteit volledig stop te zetten en het weefsel levend te houden (in een passieve vorm).

Biotechnologische hulpmiddelen hebben zo een weg vrijgemaakt voor het herstel en het behoud van onze biodiversiteit op multidimensionale manieren. Deze tools zullen zeker het ultieme antwoord zijn op de groeiende uitdaging van een uitputtende omgeving.

Bio-meststoffen:

Deze zijn ook gebruikt om de kosten van kunstmesttoepassingen te verminderen en de milieugevaren veroorzaakt door kunstmest te verminderen. Onlangs zijn mariene planten (zeewier) gebruikt als biomeststoffen. Ze zijn zeer bemoedigend gebleken en hebben de last van het gebruik van kunstmest verminderd.