CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG: LỊCH SỬ, NHỮNG GÌ NÓ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2025

Công nghệ sinh học môi trường là một ngành học dành riêng cho việc phát triển và sử dụng các hệ thống sinh học để khắc phục và giải quyết các vấn đề ô nhiễm trong môi trường. Nó sử dụng các nguyên tắc của khoa học, công nghệ và kỹ thuật di truyền để xử lý các vật liệu hữu cơ và vô cơ, nhằm cải thiện môi trường tự nhiên và hướng tới phát triển bền vững.

Các ứng dụng của nó bao gồm từ xử lý sinh học và xử lý nước thải, khí và chất thải độc hại, đến phân hủy sinh học vật liệu, công nghệ nông nghiệp, năng lượng sinh học, khai thác sinh học và kiểm soát sâu bệnh.

Công nghệ sinh học môi trường sử dụng vi sinh vật để phục hồi các điều kiện môi trường bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm. Nguồn: pixabay.com

Hiện nay, chức năng nổi bật nhất của nó là làm sạch sàn nhà, nước và không khí thông qua việc sử dụng các quy trình bền vững và kinh tế hơn.

Ví dụ, khi đối mặt với sự cố tràn dầu trên đất liền, các loại phân bón có sunphat hoặc nitrat có thể được sản xuất để thúc đẩy sự sinh sản của vi sinh vật có lợi cho sự phân hủy chất này.

Nói tóm lại, công nghệ sinh học môi trường giúp tự nhiên khắc phục tình trạng mất cân bằng, phục hồi các hệ sinh thái đã bị một số loại biến đổi, trong hầu hết các trường hợp là do hành động của chính con người.

Lịch sử của công nghệ sinh học môi trường

Công nghệ sinh học đã có mặt trong lịch sử loài người từ thời cổ đại, khi các kỹ thuật xử lý động vật và cây trồng khác nhau bắt đầu được sử dụng để thu được một số sản phẩm như rượu, bia, pho mát hoặc bánh mì.

Vào thế kỷ 19, nhà hóa học người Pháp Louis Pasteur đã phát hiện ra rằng vi sinh vật là nguyên nhân của quá trình lên men, mang lại lợi ích to lớn cho ngành thực phẩm và sức khỏe.

Nhiều năm sau, nhà khoa học người Anh Alexander Fleming đã quan sát thấy tác dụng của vi khuẩn penicillin trong việc điều trị nhiễm trùng, điều này cho phép phát triển thuốc kháng sinh trên quy mô lớn.

Năm 1953, các nhà khoa học Rosalind Franklin, James D. Watson và Francis Crick của Đại học Cambridge đã phát hiện ra DNA và hoạt động của mã di truyền. Điều này tạo ra một tiến bộ chưa từng có trong lĩnh vực thao tác phân tử, tạo ra công nghệ sinh học hiện đại.

Việc sửa đổi và chuyển gen từ sinh vật này sang sinh vật khác cho phép phát triển các sản phẩm và quy trình tốt hơn trong lĩnh vực nông nghiệp và y học.

Theo thời gian, và do tác động tiêu cực của việc khai thác công nghiệp đối với môi trường, các kỹ thuật này bắt đầu được sử dụng để giải quyết các vấn đề liên quan đến ô nhiễm, tạo ra công nghệ sinh học môi trường.

Công nghệ sinh học môi trường học gì?

Ngành học này bao gồm hai lĩnh vực nghiên cứu chính: mặt khác là công nghệ sinh học và mặt khác là sinh thái học.

Công nghệ sinh học

Nó là một môn khoa học điều tra và phân tích các sinh vật sống theo thứ tự, thông qua công nghệ, tận dụng các nguồn lực và khả năng của chúng để sử dụng chúng vào việc cải tiến sản phẩm và các mục đích khác.

Nó được sử dụng chủ yếu trong các lĩnh vực thực phẩm, y học, dược học và chăm sóc môi trường.

Thông qua việc sử dụng nó, người ta có thể thu được các loại thuốc hiệu quả hơn, các vật liệu kháng hơn, thực phẩm lành mạnh hơn, các nguồn năng lượng tái tạo và các quy trình công nghiệp ít gây ô nhiễm hơn.

Sinh thái học

Nó là một phần của sinh học nghiên cứu các mối quan hệ của các sinh vật với nhau và với môi trường mà chúng sống. Một trong những mối quan tâm chính của ông là những thay đổi mà hệ sinh thái phải trải qua từ các hoạt động do con người thực hiện.

Theo nghĩa này, trong nhiều năm qua sinh thái đã liên quan đến các phong trào chính trị và xã hội trên khắp thế giới đấu tranh để bảo vệ và chăm sóc môi trường.

Các hoạt động của tổ chức này nhằm mục đích bảo tồn và tái tạo tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ động vật hoang dã và giảm mức độ ô nhiễm do con người tạo ra.

Trong khuôn khổ này, công nghệ sinh học môi trường tìm kiếm các giải pháp cho sự mất đa dạng sinh học, biến đổi khí hậu, sự sẵn có của các nguồn năng lượng tái tạo mới và sự mỏng đi của tầng ôzôn, cùng những vấn đề khác.

Các ứng dụng

Trong nông nghiệp, công nghệ sinh học môi trường có thể tạo ra thực phẩm có nhiều vitamin, khoáng chất và protein hơn, đồng thời thực vật có khả năng chống lại sự tấn công của côn trùng tốt hơn. Nguồn: pixabay.com

Các ứng dụng chính của công nghệ sinh học môi trường là những ứng dụng liên quan đến xử lý sinh học, xử lý nước thải, phân hủy sinh học vật liệu và công nghệ nông nghiệp.

Xử lý sinh học

Thuật ngữ này đề cập đến việc sử dụng vi sinh vật để xử lý một chất hoặc để phục hồi các điều kiện môi trường bị ảnh hưởng bởi sự ô nhiễm.

Ví dụ, một số vi khuẩn, nấm và thực vật biến đổi gen có khả năng hấp thụ và phân hủy các yếu tố độc hại từ đất, nước hoặc không khí.

Một trong những trường hợp được biết đến nhiều nhất là sự biến đổi gen được tạo ra từ vi khuẩn Deinococcus radiodurans, loại vi khuẩn có khả năng chịu bức xạ lớn, nhờ đó nó hấp thụ các ion thủy ngân và toluen có trong chất thải hạt nhân.

Về phần mình, một số loại nấm có khả năng chịu nồng độ chì cao và được sử dụng để làm sạch đất bị ô nhiễm bởi kim loại nặng này.

Xử lý nước thải

Công nghệ sinh học môi trường cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm vật lý, hóa học và sinh học từ nước thải của con người.

Thông qua việc sử dụng thực vật thủy sinh, vi tảo và các quá trình phân hủy sinh học, có thể làm sạch chất thải và cải thiện chất lượng của chúng.

Công nghệ nông nghiệp

Trong nông nghiệp, công nghệ sinh học môi trường sử dụng các sinh vật sống hoặc vi sinh vật để cải thiện tình trạng cây trồng và tăng sản lượng.

Ví dụ, nó cho phép tạo ra thực phẩm có nhiều vitamin, khoáng chất và protein hơn và thực vật có khả năng chống lại sự tấn công của côn trùng tốt hơn mà không cần sử dụng các sản phẩm hóa học gây hại cho môi trường.

Ngoài ra, nó có thể tái sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp hoặc nước thải trong quá trình sản xuất năng lượng và nhiên liệu sinh học.

Phân hủy sinh học vật liệu

Công nghệ sinh học môi trường cũng cho phép phát triển các vật liệu phân hủy sinh học phân hủy tự nhiên thông qua tác động của các tác nhân sinh học, chẳng hạn như động vật, nấm và vi khuẩn.

Sự phân huỷ các nguyên tố này có thể xảy ra theo hai cách: thông qua các sinh vật cần oxy để sống (phân huỷ hiếu khí) hoặc qua các sinh vật không cần oxy trong quá trình trao đổi chất (phân huỷ kỵ khí).

Loại quy trình này giúp giảm thiểu mức độ chất thải và tránh sự lâu dài của các chất ô nhiễm trong môi trường.

Mặt khác, các ứng dụng có thể có khác của công nghệ sinh học môi trường là những ứng dụng liên quan đến xử lý chất thải rắn và khí, năng lượng sinh học và khai thác sinh học, kiểm soát sâu bệnh và các chu trình sinh địa hóa, trong số những ứng dụng khác.

Người giới thiệu

1. Castillo Rodríguez, Francisco (2005). Công nghệ sinh học môi trường. Tebar biên tập. Madrid. Tây Ban Nha.
2. Bécares, E. (2014). Công nghệ Sinh học Môi trường, Cô bé Lọ Lem của Công nghệ Sinh học? AmbioSciences. Tạp chí phổ biến khoa học do Khoa Sinh học và Khoa học Môi trường của Đại học León biên tập.
3. ISEB. Hiệp hội Công nghệ Sinh học Môi trường Quốc tế. Có tại: inecol.edu.mx
4. Blanch, Anicet. Công nghệ sinh học môi trường. Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc cải thiện môi trường. Đại học Barcelona.
5. Rittmann, BE (2006). Sinh thái vi sinh vật để quản lý các quá trình trong công nghệ sinh học môi trường. Xu hướng Biotechnol.
6. Công nghệ sinh học môi trường, Wikipedia. Có tại: Wikipedia.org