हमारे पर्यावरण की सफाई के लिए जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग

कुछ क्षेत्रों में जहां जैव प्रौद्योगिकी पर्यावरणीय सफाई में बहुत प्रभावी साबित हुई है, उनमें शामिल हैं:

लैंडफिल टेक्नोलॉजीज:

शहरी समाजों द्वारा उत्पन्न कचरे के बढ़ते अनुपात के लिए ठोस अपशिष्ट खाते हैं। जबकि इस मात्रा के एक हिस्से में कांच, प्लास्टिक और अन्य गैर-बायोडिग्रेडेबल सामग्री होती है, इसका एक बड़ा हिस्सा डीकॉम्पोज़िट ठोस कार्बनिक पदार्थों से बना होता है, जैसे कि बड़े मुर्गे और सुअर के खेतों से प्राप्त खाद्य अपशिष्ट।

बड़े गैर-शहरीकृत समुदायों में, इस तरह के बायोडिग्रेडेबल कचरे को निपटाने के लिए एक सामान्य तरीका कम लागत वाली अनायरोबिक लैंडफिल टेक्नोलॉजी है। इस प्रक्रिया में, ठोस कचरे को कम-झूठ, कम मूल्य वाली साइटों में जमा किया जाता है।

अपशिष्ट जमा हर दिन मिट्टी की एक परत द्वारा संपीड़ित और कवर किया जाता है। इन लैंडफिल क्षेत्रों में बैक्टीरिया की एक विस्तृत विविधता होती है, जिनमें से कुछ विभिन्न प्रकार के कचरे को कम करने में सक्षम हैं। इस प्रक्रिया में एकमात्र कमी यह है कि ये बैक्टीरिया कचरे को नीचा दिखाने के लिए काफी लंबा समय लेते हैं।

हालांकि, आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी ने वैज्ञानिकों को उपलब्ध जीवाणुओं का अध्ययन करने में सक्षम बनाया है, जो कचरे के क्षरण में शामिल हैं - जिसमें खतरनाक पदार्थ भी शामिल हैं। इन जीवाणुओं के सबसे कुशल उपभेदों को बड़ी मात्रा में क्लोन और पुन: पेश किया जा सकता है, और अंततः विशिष्ट साइटों पर लागू किया जा सकता है। इससे अपशिष्ट पदार्थ का तेजी से क्षरण होता है।

खाद:

कंपोस्टिंग एक अवायवीय माइक्रोबियल रूप से संचालित प्रक्रिया है जो कार्बनिक कचरे को सामग्री जैसे स्थिर सैनिटरी ह्यूमस में परिवर्तित करती है। यह सामग्री फिर प्राकृतिक वातावरण में सुरक्षित रूप से वापस आ सकती है। यह विधि वास्तव में एक कम नमी, ठोस सब्सट्रेट किण्वन प्रक्रिया है।

बड़े पैमाने पर घरेलू ठोस कचरे का उपयोग करके बड़े पैमाने पर संचालन में, अंतिम उत्पाद का उपयोग ज्यादातर मिट्टी में सुधार के लिए किया जाता है। कच्चे सब्सट्रेट (जैसे पुआल, पशु खाद आदि) का उपयोग करने वाले अधिक विशिष्ट संचालन में, खाद (अंतिम उत्पाद) मशरूम के उत्पादन के लिए सब्सट्रेट बन जाता है।

एक कम्पोस्टिंग ऑपरेशन का प्राथमिक उद्देश्य एक सीमित समय अवधि में एक वांछित उत्पाद की गुणवत्ता के साथ अंतिम खाद प्राप्त करना है, और सीमित खाद के भीतर। कम्पोस्टिंग प्रक्रिया की मूल जैविक प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और अन्य कार्बनिक उप-उत्पादों का उत्पादन करने के लिए मिश्रित कार्बनिक सब्सट्रेट का ऑक्सीकरण है। हालांकि, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि एक खाद संयंत्र पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित परिस्थितियों में कार्य करता है।

खाद को लंबे समय से न केवल ठोस जैविक कचरे के सुरक्षित उपचार के साधन के रूप में मान्यता दी गई है, बल्कि जैविक पदार्थों के पुनर्चक्रण की तकनीक के रूप में भी जाना जाता है। यह तकनीक भविष्य के अपशिष्ट प्रबंधन योजनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी, क्योंकि यह घरेलू, कृषि और खाद्य उद्योग के कचरे से प्राप्त जैविक सामग्री के पुन: उपयोग को सक्षम बनाती है।

जैविक उपचार:

मॉडेम प्रौद्योगिकियों द्वारा उत्पन्न विभिन्न उत्पाद (रसायन) प्राकृतिक विखंडन प्रक्रियाओं और पारिस्थितिक संतुलन को बनाए रखने के प्राकृतिक तंत्र के लिए एक बड़ा खतरा पैदा कर रहे हैं। इनमें से कई प्रदूषक प्रकृति में जटिल हैं, और इसलिए उन्हें तोड़ना मुश्किल है। इस तरह के प्रदूषक प्राकृतिक वातावरण में खतरनाक दर तक जमा हो रहे हैं।

जैव प्रौद्योगिकी के आवेदन ने बायोरेमेडिएशन द्वारा ऐसे खतरनाक प्रदूषणों के पर्यावरण प्रबंधन में मदद की है। इस प्रक्रिया को जैव-पुनर्स्थापन या जैव-उपचार भी कहा जाता है। बायोरेमेडिएशन में जैविक पदार्थों के टूटने और विभिन्न सामग्रियों के क्षरण को तेज करने के लिए प्राकृतिक रूप से विद्यमान सूक्ष्मजीवों का उपयोग शामिल है।

यह प्रक्रिया सफाई की प्रक्रिया में पर्याप्त गति जोड़ती है। बायोरेमेडिएशन का मूल सिद्धांत कार्बनिक संदूषकों को कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, लवण और अन्य हानिरहित उत्पादों जैसे सरल कार्बनिक यौगिकों में तोड़ना है।

बायोरेमेडिएशन पर्यावरण को दो तरीकों से साफ करने में मदद कर सकता है:

सीटू (मिट्टी में) में माइक्रोबियल विकास को बढ़ावा देने के लिए पोषक तत्वों के अलावा द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। रोगाणु इन विषाक्त अपशिष्टों (तथाकथित पोषक तत्व) के लिए खुद को acclimatise करते हैं। समय-समय पर, रोगाणु इन यौगिकों का उपयोग करते हैं, इस प्रकार इन प्रदूषकों को नीचा दिखाते हैं।

एक अन्य विकल्प आनुवंशिक रूप से इंजीनियर सूक्ष्मजीवों का है, जो कार्बनिक प्रदूषक अणुओं को नीचा दिखा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक अमेरिकी संगठन के बायोरेमेडिएशन इंजीनियरों ने 'फ्लेवोबैक्टीरियम' प्रजाति का उपयोग दूषित मिट्टी से पेंटाक्लोरोफेनॉल को हटाने के लिए किया।

जहरीले स्थलों को साफ करने में रोगाणुओं का उपयोग भी कारगर साबित हुआ है। एक अमेरिकी माइक्रोबायोलॉजिस्ट ने एक जीएस -15 माइक्रोब की खोज की है, जो परमाणु हथियार निर्माण संयंत्र के अपशिष्ट जल से यूरेनियम खा सकता है। जीएस -15 सूक्ष्मजीव पानी में यूरेनियम को अघुलनशील कणों में परिवर्तित कर देते हैं जो नीचे की ओर अवक्षेपित होकर बस जाते हैं।

इन कणों को बाद में इकट्ठा किया जा सकता है और उनका निपटान किया जा सकता है। जीएस -15 जीवाणु भी सीधे यूरेनियम का चयापचय करता है, इस प्रकार दो बार अधिक ऊर्जा पैदा करता है क्योंकि यह लोहे की उपस्थिति में सामान्य रूप से उत्पन्न होता है। इस जीव की वृद्धि दर बहुत तेज है, और यह यूरेनियम खनन के अपशिष्ट उपचार में अत्यंत उपयोगी हो सकता है।

बायोरेमेडिएशन जैविक एजेंटों को नियुक्त करता है, जो खतरनाक कचरे को गैर-खतरनाक या कम खतरनाक यौगिकों में प्रस्तुत करता है। यहां तक ​​कि मृत बायोमास में कुछ कवक होते हैं जो जलीय समाधानों में धातु आयनों को फंसा सकते हैं। यह उनकी विशेष सेल दीवार संरचना के कारण है। कई किण्वन उद्योग अवांछित उप-उत्पादों पर कवक बायोमास का उत्पादन करते हैं, जिसका उपयोग इस उद्देश्य के लिए किया जा सकता है।

कवक Rhizopus arrhizus का बायोमास 30-130 मिलीग्राम कैडमियम / ग्राम सूखी बायोमास को अवशोषित कर सकता है। फंगस में इसकी कोशिका-दीवार में आयन होते हैं, जैसे एमाइन, कार्बोक्सिल और हाइड्रॉक्सिल समूह। 1.5 किलोग्राम माइसेलियम पाउडर का उपयोग 5 ग्राम कैडमियम से भरी 1 टन पानी की धातुओं को ठीक करने के लिए किया जा सकता है।

बायो-रिकवरी सिस्टम्स कंपनी द्वारा पेटेंट किए गए उत्पाद 'अलागासॉर्ब' में भारी धातु के आयनों को अपशिष्ट जल या भूजल से समान तरीके से अवशोषित किया जाता है। सिलिका जेल पॉलिमरिक सामग्री में मृत शैवाल को फंसाने से अल्गासोरब का उत्पादन होता है। यह अन्य सूक्ष्मजीवों द्वारा नष्ट होने से अल्गल कोशिकाओं की रक्षा करता है। अल्गासॉर्ब वाणिज्यिक आयन एक्सचेंज राल के रूप में एक ही तरीके से कार्य करता है, और भारी धातुओं को संतृप्ति पर हटाया जा सकता है।

अपने स्रोत पर प्रदूषण को नियंत्रित करना स्वयं एक स्वच्छ पर्यावरण के लिए एक अत्यंत प्रभावी दृष्टिकोण है। मॉडम उद्योग के अपशिष्ट जल में प्रदूषक के रूप में पारा, कैडमियम और लेड जैसी भारी धातुएँ अक्सर मौजूद रहती हैं। प्रदूषक के रूप में पारा का प्रभाव पिछले कुछ समय से जाना जाता है।

इन धातुओं को कुछ शैवाल और बैक्टीरिया द्वारा संचित किया जा सकता है, और इस प्रकार पर्यावरण से हटा दिया जाता है। उदाहरण के लिए, 'स्यूडोमोनस एरुगिनोसा' यूरेनियम जमा कर सकता है और 'थियोबाकिलस' चांदी जमा कर सकता है। अमेरिका में कई कंपनियां तेल, डिटर्जेंट, पेपर मिल कचरे और कीटनाशकों सहित रासायनिक कचरे को साफ करने के लिए रोगाणुओं और एंजाइमों का मिश्रण बेचती हैं।

देर से, पौधों का उपयोग धातु से प्रभावित स्थलों को साफ करने के लिए भी किया जा रहा है। ये पौधे अपने रिक्त स्थानों में धातुओं को अवशोषित करते हैं। इस प्रक्रिया को Phytoremediation के नाम से जाना जाता है। पौधों को जलाकर धातुओं को पुनः प्राप्त किया जा सकता है। औद्योगिक संयंत्रों के पास ऐसे पेड़ उगाने की यह प्रथा जो पर्यावरण में भारी धातुओं को छोड़ती है, बेहद कारगर साबित हुई है।

biosensors:

बायोसेंसर बायोफिजिकल डिवाइस हैं जो विभिन्न प्रकार के वातावरण में विशिष्ट पदार्थों की मात्रा का पता लगा सकते हैं और माप सकते हैं। बायोसेंसर में एंजाइम, एंटीबॉडी और यहां तक ​​कि सूक्ष्मजीव शामिल हैं, और इनका उपयोग नैदानिक, प्रतिरक्षाविज्ञानी, आनुवंशिक और अन्य अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है।

पर्यावरण में प्रदूषकों का पता लगाने और उनकी निगरानी करने के लिए बायोसेंसर जांच का उपयोग किया जाता है। ये बायोसेंसर प्रकृति में गैर-विनाशकारी हैं, और पूरे कोशिकाओं या विशिष्ट अणुओं जैसे एंजाइमों का पता लगाने के लिए बायोमिमेटिक के रूप में उपयोग कर सकते हैं। उनके अन्य फायदों में तेजी से विश्लेषण, विशिष्टता और सटीक प्रजनन क्षमता शामिल है।

एक जीन को दूसरे से जोड़कर बायोसेंसर बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पारा रेजिस्टेंस जीन (मेर) या टोल्यूनि डिग्रेडेशन (टोल) जीन को एक जीवित जीवाणु कोशिका के भीतर बायोल्यूमिनेशन दिखाने वाले प्रोटीन के लिए जीन कोडिंग से जोड़ा जा सकता है।

बायोसेंसर सेल, जब एक में इस्तेमाल किया। विशेष प्रदूषित स्थल, प्रकाश उत्सर्जित करके संकेत दे सकता है - जो यह सुझाव देगा कि अकार्बनिक पारा या टोल्यूनि के निम्न स्तर प्रदूषित स्थल पर मौजूद हैं। फाइबर-ऑप्टिक फ्लोरीमीटर का उपयोग करके इसे और अधिक मापा जा सकता है।

आण्विक झिल्ली के रूप में सिंथेटिक झिल्ली से जुड़े एंजाइम, न्यूक्लिक एसिड, एंटीबॉडी या अन्य रिपोर्टर अणुओं का उपयोग करके बायोसेंसर भी बनाया जा सकता है। एक विशेष पर्यावरण प्रदूषण के लिए विशिष्ट एंटीबॉडी को प्रतिदीप्ति में परिवर्तन के लिए युग्मित किया जा सकता है ताकि पहचान की संवेदनशीलता को बढ़ाया जा सके।

भारत में, कराइकुडी में केंद्रीय विद्युत अनुसंधान संस्थान ने एंजाइम ग्लूकोज ऑक्सीडेज के आधार पर एक ग्लूकोज बायोसेंसर विकसित किया है। यह एंजाइम एक इलेक्ट्रोड सतह पर ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के लिए एक विद्युत-उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। बदले में बायोसेंसर ग्लूकोज एकाग्रता के लिए 0.15 मिमी (मिलिमोलर) के रूप में कम करने के लिए एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विद्युत संकेत देता है, और एंजाइम के कोई स्पष्ट गिरावट के साथ कई हफ्तों तक काम करता है।

बायोसेंसर का एक अन्य समान अनुप्रयोग 'बायो-मॉनीटरिंग' है, जिसे एक टिशू, मलमूत्र या किसी अन्य संबंधित संयोजन में जहरीले रसायनों या उनके चयापचयों के माप और मूल्यांकन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इसमें जहरीले रसायनों का उठाव, वितरण, बायोट्रांसफॉर्म, संचय और निष्कासन शामिल है। यह औद्योगिक श्रमिकों के लिए जोखिम को कम करने में मदद करता है जो सीधे विषाक्त रसायनों के संपर्क में हैं।

ज़ेनोबायोटिक यौगिकों का बायोडिग्रेडेशन:

ज़ेनोबायोटिक्स हाल के मूल के मानव निर्मित यौगिक हैं। इनमें डाईस्टफ्स, सॉल्वैंट्स, नाइट्रोटोलुएंस, बेंजोपॉपीरेन, पॉलीस्टाइनिन, विस्फोटक तेल, कीटनाशक और सर्फैक्टेंट शामिल हैं। चूंकि ये अप्राकृतिक पदार्थ हैं, इसलिए पर्यावरण में मौजूद रोगाणुओं में उनके क्षरण के लिए एक विशिष्ट तंत्र नहीं है।

इसलिए, वे कई वर्षों तक पारिस्थितिकी तंत्र में बने रहते हैं। ज़ेनोबायोटिक यौगिकों का क्षरण अणु की स्थिरता, आकार और अस्थिरता पर निर्भर करता है और पर्यावरण जिसमें अणु मौजूद है (जैसे पीएच, प्रकाश के लिए संवेदनशीलता, अपक्षय आदि)। बायोटेक्नोलॉजिकल टूल का उपयोग उनके आणविक गुणों को समझने के लिए किया जा सकता है, और इन यौगिकों पर हमला करने के लिए उपयुक्त तंत्र को डिजाइन करने में मदद करता है।

तेल खाने वाले कीड़े:

आकस्मिक तेल फैलने से समुद्री वातावरण के लिए बड़ा खतरा है। इस तरह के फैलने का समुद्री जीवों पर सीधा प्रभाव पड़ता है। इस समस्या का सामना करने के लिए, वैज्ञानिकों ने अब तेल फैल को साफ करने के लिए जीवित जीव विकसित किए हैं। सबसे आम तेल खाने वाले सूक्ष्मजीव बैक्टीरिया और कवक हैं।

भारतीय मूल के प्रमुख वैज्ञानिक डॉ। आनंद चक्रवर्ती ने सफलतापूर्वक जीवाणु रूप तैयार किए हैं जो तेल को अलग-अलग हाइड्रोकार्बन में बदल सकते हैं। इन जीवाणुओं में स्यूडोमोनस ऑरेंजिनोस 'शामिल है, जहां तेल क्षरण के लिए एक जीन को स्यूडोमोनास में पेश किया गया है।

एक बार जब तेल को सतह से पूरी तरह से हटा दिया जाता है, तो ये इंजीनियर तेल खाने वाले कीड़े अंततः मर जाते हैं, क्योंकि वे अब उनके विकास का समर्थन नहीं कर सकते हैं। डॉ। चक्रवर्ती ऐसे जीवित जीवों का पेटेंट प्राप्त करने वाले पहले वैज्ञानिक थे।

पेनिसिलियम प्रजाति में भी तेल के अपघटन की विशेषताएं पाई जाती हैं, लेकिन इसके प्रभाव को आनुवंशिक रूप से जीवाणुरोधी जीवाणु की तुलना में अधिक समय की आवश्यकता होती है। कई अन्य सूक्ष्मजीव जैसे अल्कनिवोरैक्स बैक्टीरिया भी पेट्रोलियम उत्पादों को नष्ट करने में सक्षम हैं।

डिजाइनर कीड़े:

दुनिया में हर साल सौ हजार (एक लाख) से अधिक विभिन्न रासायनिक यौगिकों का उत्पादन किया जाता है। हालांकि इनमें से कुछ रसायन बायोडिग्रेडेबल हैं, अन्य क्लोरीनयुक्त यौगिकों की तरह माइक्रोबियल गिरावट के प्रतिरोधी हैं।

इन Polychlorinated Biphenyls (PCBs) से निपटने के लिए, वैज्ञानिकों ने अब PCB-degrading बैक्टीरियल (Pseudomonas pseudoalkali) जीन KF 707 को अलग-थलग कर दिया है। जीन का एक पूरा वर्ग, जिसे Bph बनाने वाले एंजाइम कहा जाता है, को भी पृथक कर दिया गया है। ये एंजाइम पीसीबी के क्षरण के लिए जिम्मेदार हैं।

अन्य आनुवंशिक रूप से इंजीनियर बैक्टीरिया भी क्लोरीनयुक्त यौगिकों की विभिन्न श्रेणियों को नीचा दिखा रहे हैं। उदाहरण के लिए, एक अवायवीय जीवाणु तनाव Desulfitlobacterium sp। Y51 dechlorinates PCE (Poly chloroethylene) से cw-12-dichloroethylene (cDCE), 01 से - 160 पीपीएम तक की सांद्रता में।

जापानी वैज्ञानिक 'डीएनए फेरबदल' नामक एक तकनीक लेकर आए हैं, जिसमें पीसीबी के दो अलग-अलग उपभेदों के डीएनए को मिलाकर बैक्टीरिया को जोड़ना है। इसके परिणामस्वरूप काइमेरिक bph जीन का निर्माण होता है, जो कि PCB की एक बड़ी रेंज को डिग्रेड करने में सक्षम एंजाइम का उत्पादन करता है। इन जीनों को आगे मूल पीसीबी-डिग्रेडिंग बैक्टीरिया के गुणसूत्र में पेश किया जाता है, और इस प्रकार प्राप्त हाइब्रिड स्ट्रेन एक अत्यंत प्रभावी डीग्रेडिंग एजेंट है।

जीनों को बैक्टीरिया से भी अलग किया गया है जो पारा के प्रतिरोधी हैं जिन्हें मेर जीन कहा जाता है। ये मर्ज जीन कार्बनिक पारा यौगिकों के कुल क्षरण के लिए जिम्मेदार हैं। टोल्यूनि डाउनग्रेडिंग बैक्टीरिया (स्यूडोमोनस पुतिडा फ्ल) के लिए बीएफ जीन और टॉड-जीन ने समान जीन संगठनों को दिखाया है। ये दोनों जीन एंजाइमों के लिए कोड हैं जो साठ प्रतिशत समानता दिखाते हैं। एंजाइमों के सबयूनिट्स का आदान-प्रदान करके एक संकर एंजाइम का निर्माण करना संभव है। एक ऐसा हाइब्रिड एंजाइम बनाया गया है जो हाइब्रिड डीऑक्सीजिनेज है जो टोडक्ले - Bph A2 - Bph A3 - Bph A4 से बना है।

यह ई.कोली में व्यक्त किया गया था। यह देखा गया कि ट्राइक्लोरोइथीलीन (TCE) आधारित यौगिकों के लिए यह हाइब्रिड डीऑक्सीजिनेज़ तेजी से क्षरण करने में सक्षम था। बैक्टीरियल स्ट्रेन KF707 के गुणसूत्र में टोल्यूनि डिग्रेडिंग बैक्टीरिया से todCl जीन को सफलतापूर्वक पेश किया गया है। इस तनाव के बाद TCE का कुशल विकास हुआ। यह KF707 तनाव टोल्यूनि या बेंजीन आदि पर भी उगाया जा सकता है।

Biomining:

दुनिया के सबसे पुराने उद्योगों में, खनन पर्यावरण प्रदूषण के खतरनाक स्तर का स्रोत है। अब विभिन्न सूक्ष्मजीवों के माध्यम से खनन क्षेत्रों के आसपास के वातावरण को बेहतर बनाने के लिए मॉडेम जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, एक जीवाणु थायोबैसिलस फ़ेरोक्सिडन्स का उपयोग खदानों की सिलाई से तांबे को वापस करने के लिए किया गया है। इससे रिकवरी में भी सुधार हुआ है।

यह जीवाणु स्वाभाविक रूप से कुछ सल्फर युक्त पदार्थों में मौजूद होता है, और इसका उपयोग अकार्बनिक यौगिकों जैसे कि तांबा सल्फाइड खनिजों के ऑक्सीकरण के लिए किया जा सकता है। यह प्रक्रिया फेरिक आयनों के एसिड और ऑक्सीकरण समाधान जारी करती है जो कच्चे अयस्क से धातुओं को धो सकते हैं। ये बैक्टीरिया अयस्क को चबाते हैं और तांबा छोड़ते हैं जिसे बाद में एकत्र किया जा सकता है। कुल तांबा उत्पादन के लगभग एक-चौथाई के लिए जैव-प्रसंस्करण के ऐसे तरीके दुनिया भर में। जैव-प्रसंस्करण का उपयोग बहुत कम-ग्रेड सल्फिडिक सोने के अयस्कों से सोने जैसी धातुओं को निकालने के लिए किया जाता है।

जैव प्रौद्योगिकी भी जैव खनन की दक्षता में सुधार के साधन प्रदान करता है, जीवाणु उपभेदों को विकसित करके जो उच्च अस्थायीता का सामना कर सकते हैं। यह इन जीवाणुओं को जैव-प्रसंस्करण से बचने में मदद करता है जो बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करता है।

एक अन्य विकल्प आनुवांशिक रूप से इंजीनियर बैक्टीरिया के उपभेद हैं जो पारा, कैडमियम और आर्सेनिक जैसी भारी धातुओं के प्रतिरोधी हैं। यदि इन रोगाणुओं को भारी धातुओं से बचाने वाले जीन को क्लोन किया जाता है और अतिसंवेदनशील उपभेदों में स्थानांतरित किया जाता है, तो जैव खनन की दक्षता कई गुना बढ़ सकती है।

प्रदूषण नियंत्रण:

मॉडम बायोटेक्नोलॉजी की मदद से प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले बायोकैटालिस्ट का इस्तेमाल पर्यावरण में छोड़े जा रहे हानिकारक रसायनों को डिटॉक्स करने के लिए किया जा सकता है। इस तरह के बायोकाटलिस्ट्स ने औद्योगिक कचरे से मेथिलीन क्लोराइड जैसे कार्सिनोजेनिक यौगिकों से छुटकारा पाने में मदद की है।

ये विशेष बैक्टीरिया एक बायोरिएक्टर में कचरे के संपर्क में होते हैं, जिसमें बैक्टीरिया हानिकारक रसायन का सेवन करते हैं और इसे पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और लवण में परिवर्तित करते हैं, इस प्रकार रासायनिक यौगिक को पूरी तरह से नष्ट कर देते हैं। जीवाणुओं की एक प्रजाति Geobacter metallireducens का उपयोग खनन कार्यों में जल निकासी और दूषित भूजल से यूरेनियम को निकालने के लिए भी किया जाता है।

विभिन्न महत्वपूर्ण जीनों के अलगाव और बाद के लक्षण वर्णन से उपभेदों को विकसित करने में मदद मिलेगी जो प्रदूषकों की एक विस्तृत श्रृंखला को नीचा दिखा सकते हैं। आणविक जोड़तोड़ का उपयोग करके विशिष्ट बैक्टीरिया को हटाने के लिए उन्हें उपयोग करने के लिए दर्जी बैक्टीरिया भी मदद कर सकते हैं।

औद्योगिक अपशिष्ट का उपचार:

पल्प उद्योग से अपशिष्ट:

कागज और लुगदी उद्योगों से निकलने वाले कचरे में उच्च स्तर के सेल्युलोज और लिग्नोसेल्यूलोज होते हैं, जो बड़े पैमाने पर उपचार की समस्याएं पैदा करते हैं। सेल्युलोज एंजाइम के टूटने के लिए बेहद प्रतिरोधी है, और जब लिग्निन के लिए बाध्य होता है, तो यह रासायनिक और एंजाइमेटिक हमले दोनों के लिए प्रतिरोधी हो जाता है। चूंकि लिग्निन और कार्बोहाइड्रेट लकड़ी में परस्पर जुड़े होते हैं, इसलिए लुगदी को परिसीमित करना मुश्किल हो जाता है।

शोधकर्ताओं ने अब एंजाइमेटिक पल्प ब्लीचिंग का विकास किया है, जो क्लोरीन की खपत को कम करने या कम करके ब्लीच अपशिष्ट निर्माण को रोकता है। यह लुगदी और विरंजन में पानी को भी कम करता है। इस प्रक्रिया में एक xylanase उत्पादक जीव बेसिलस स्टीयरथेरोफिलस का उपयोग होता है, जिसे मिट्टी से अलग किया जाता है।

सूक्ष्मजीव आमतौर पर सेल्युलस और हेमिकेलुलोज जैसे अन्य पॉलिमर के साथ xylanases का उत्पादन करते हैं। गैर-सेल्युलोलिटिक मेजबानों में केवल ज़ाइलैनेज जीन को व्यक्त करने के लिए रिकॉम्बिनेंट डीएनए तकनीक का उपयोग किया जा रहा है। राजस्थान के रेगिस्तान से एक्टिनोमाइसेट चैनिया से पहला सेल्यूलस-मुक्त ज़िलानेज़ की सूचना दी गई थी।

बाद में कई अन्य xylanases रिपोर्ट किए गए थे। उच्च तापमान स्थिरता और उच्च क्षारीय इष्टतम होने के कारण ज़ायलैनेज का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। यह संपत्ति सब्सट्रेट को इसके तंग बंधन में मदद करती है। बेसिलस स्टीयरेटोफिलस से क्षारीय xylanase की सूचना दी गई है, जो पीएच 9 पर सक्रिय है, और 65 डिग्री सेल्सियस। यह होनहार परिणामों के साथ लकड़ी के गूदे के विरंजन के लिए परीक्षण किया गया है।

लकड़ी के पुलिंग प्रक्रिया से एक और अपशिष्ट सल्फाइट अपशिष्ट शराब है, जिसमें लिग्नो-सल्फेट (60%), चीनी (36%) और अन्य कार्बनिक यौगिकों का मिश्रण होता है। यह खमीर (कैंडिडा अल्बिकन्स) के साथ इलाज किया जा सकता है, जो चीनी को किण्वित करता है, जिससे शराब में हर दो टन चीनी के लिए लगभग एक टन खमीर पैदा होता है।

डेयरी उद्योग से अपशिष्ट:

पनीर के निर्माण में मट्ठा द्रव एक पर्याप्त उपोत्पाद है। दही अलग होने के बाद मट्ठा छोड़ दिया जाता है, और उत्पादित प्रत्येक एक किलो पनीर के लिए, जितना कि इस तरल पदार्थ (मट्ठा) का नौ लीटर उत्पन्न होता है।

हालांकि मट्ठा में संभावित रूप से मूल्यवान पोषक तत्व होते हैं, इसका उपयोग पशु आहार और आइसक्रीम जैसे कुछ प्रसंस्कृत भोजन तक सीमित है। दुनिया में मट्ठा उत्पादन प्रतिवर्ष पांच मिलियन टन के करीब पहुंचने के साथ, भारी अपशिष्ट निपटान समस्याएं डेयरी उद्योग को परेशान करने लगी हैं।

जब नगर निगम के सीवेज सिस्टम में डिस्चार्ज बड़े पैमाने पर जैविक ऑक्सीजन की मांग (बीओडी) के रूप में होगा। इस तरल पदार्थ में 4-5% तक एक लैक्टोज सामग्री होती है, जो वाणिज्यिक किण्वन में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश जीवों द्वारा खराब रूप से चयापचय किया जाता है। मामलों को बदतर बनाने के लिए, मट्ठा पतला होता है (92% पानी), और इसमें संग्रह की उच्च लागत शामिल होती है।

मट्ठा निपटान अब विभिन्न जैव-प्रौद्योगिकीय दृष्टिकोणों द्वारा नियंत्रित किया जा रहा है। इसमें शामिल है:

1. रोगाणुओं और पोषक तत्वों के उचित उपभेदों के साथ मट्ठा का इलाज करना,

2. इथेनॉल के लिए लैक्टोज का प्रत्यक्ष किण्वन,

3. खमीर का उपयोग करना

4. ग्लूकोज और गैलेक्टोज के लिए लैक्टोज की हाइड्रोलिसिस। (मीठे सिरप में किण्वन का परिणाम होता है, जिसका उपयोग खाद्य उद्योग में किया जाता है)।

डाई उद्योग से अपशिष्ट :

कपड़ा और रंग बनाने वाले उद्योग कई प्रकार के डाई और पिगमेंट का उत्पादन करते हैं, जो पर्यावरण में प्रवाहित धाराओं में जारी होते हैं। हालांकि अधिकांश रंजक मछली या स्तनधारियों के लिए विषाक्त या कैंसरकारी नहीं होते हैं, लेकिन उनमें से कुछ गंभीर खतरे पैदा करते हैं।

रंगीन अपशिष्टों के उपचार के लिए रासायनिक तरीके सफल साबित हुए हैं, जबकि रंजक और रंजक के सूक्ष्मजीव हटाने अभी भी बहुत सीमित हैं। सूक्ष्मजीवों को विभिन्न धाराओं में पाए जाने वाले सामान्य से अधिक सांद्रता के अनुकूलन के बाद ही रंगों को नीचा करने के लिए पाया गया है।

जैव स्क्रबिंग:

विषाक्त विषाक्त और गंध वाली गैसों का निर्वहन एक गंभीर पर्यावरणीय समस्या है। फोटोग्राफिक और पल्प इंडस्ट्रीज, तेल शोधन और प्राकृतिक गैसों के शोधन में विभिन्न प्रकार की औद्योगिक प्रक्रियाओं से सल्फर यौगिक (थायोसल्फेट, हाइड्रोजन सल्फाइड) उत्पन्न होते हैं। ये यौगिक एक उच्च कार्बनिक सामग्री के साथ जानवरों के कचरे के अवायवीय पाचन के उप-उत्पाद हैं। अधिकांश अकार्बनिक कम सल्फर यौगिकों का उपयोग या तो एरोबिक या एनारोबिक रूप से किया जा सकता है।

कीटनाशकों:

अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपयोग किए जाने वाले रासायनिक कीटनाशक और उर्वरक एक निश्चित सीमा से परे खतरनाक साबित हुए हैं। ये रसायन, जब सूक्ष्मजीवों या पराबैंगनी प्रकाश द्वारा अपमानित होते हैं, तो पर्यावरण में प्रदूषकों को छोड़ते हैं। बायोटेक्नोलॉजिकल टूल ऐसी स्थितियों में मदद कर सकते हैं।

खरपतवार नियंत्रण:

नई जड़ी-बूटियों को विकसित किया गया है, जो लक्ष्य के लिए चयनात्मक होगी और गैर-लक्ष्य जीवों के लिए हानिरहित होगी। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर हर्बिसाइड प्रतिरोधी पौधों को भी कई फसलों में विकसित किया गया है, जो पर्यावरण के अनुकूल जड़ी-बूटियों के उपयोग में मदद करेगा। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर कीट प्रतिरोधी पौधों को भी कुछ फसल प्रजातियों में सफलतापूर्वक विकसित किया गया है, इस प्रकार भविष्य में कीटनाशकों के प्रतिबंधित उपयोग का सुझाव दिया गया है।

कीट नियंत्रण और जैव कीटनाशक:

बैक्टीरियल जीन (बैसिलस थ्रूंगिनेसिस) बीटी को पौधों में स्थानांतरित करके जीवाणु कीटनाशकों को अब संश्लेषित किया जा रहा है। यह जीन एक प्रोटीन को एनकोड करता है, जो कीटों को खिलाकर निगला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कीट पाचन तंत्र (मध्य आंत) के घुलनशीलता में बदल जाता है और प्रोटॉक्सिन रिलीज करता है। यह संतुलन में गड़बड़ी की ओर जाता है और अंततः कीट को मारता है।

बीटी जीन को मिट्टी के जीवाणु (पेसुडोमोनस प्रजाति) में स्थानांतरित करके कीटों (बॉल वर्म और बड वर्म) को लक्षित करने के लिए इन 'जैविक कीटनाशकों' को विकसित किया जा रहा है। कई अमेरिकी कंपनियां जैविक कीटनाशकों के विकास और विपणन में शामिल हैं और रोपण से पहले बीज को कोटिंग के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर जीवाणुओं के साथ आई हैं। माइकोजन पुनः संयोजक जीवाणुओं को मारता है और उन्हें फसल के पौधों की पत्तियों पर लागू करता है। ये दोनों दृष्टिकोण फसल पौधों पर लागू होने पर सूक्ष्मजीवों और अल्ट्रा वायलेट प्रकाश द्वारा विष को नष्ट होने से बचाते हैं।

वायरल कीटनाशक:

वायरल कीटनाशक पर्यावरण सुरक्षित हैं और विषाक्तता का कम जोखिम उठाते हैं। इन कीटनाशकों का उपयोग कीट के उपभेदों के खिलाफ भी किया जा सकता है, जो अन्यथा रासायनिक कीटनाशकों के लिए प्रतिरोधी बन गए हैं। कई एंटोमोपाथोजेनिक वायरस (वायरस कीड़ों को संक्रमित करने वाले) को सुरक्षित और प्रभावी कीटनाशकों के रूप में इस्तेमाल किया गया है। ये वायरस विशिष्ट कीट प्रजातियों को मारते हैं और उपयोगी कीट परागणकों, कीट उपजाने वाले उपयोगी उत्पादों, परजीवियों या शिकारियों पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं डालते हैं। वे लंबे समय तक स्प्रे ऑपरेशन में भी सुरक्षित हैं।

अस्वीकृत क्षेत्रों की बहाली:

बढ़ती मानवीय गतिविधियों ने पृथ्वी की अन्यथा अच्छी तरह से संतुलित पारिस्थितिकी तंत्र में तबाही मचा दी है। दुनिया के कुल भूमि क्षेत्र के आधे से अधिक क्षेत्रों में अब लवणता, अम्लता और धातु विषाक्तता की समस्याओं का खतरा है। अपमानजनक पारिस्थितिकी तंत्र को बहाल करने के लिए जैव-तकनीकी उपकरणों का उपयोग किया जा रहा है। प्लांट बायोटेक्नोलॉजी पर आधारित कुछ तरीकों में पुनर्वितरण शामिल है, जिसमें माइक्रोप्रोपैजेशन और माइकोराइजा का उपयोग शामिल है।

माइक्रोप्रोपैजेशन से प्लांट कवर बढ़ता है, जो बदले में क्षरण को रोकने में मदद करता है और जलवायु स्थिरता भी जोड़ता है। क्षेत्रों में विशिष्ट पौधों की प्रजातियां लगाई गई हैं, जो अधिक बदनामी की संभावना रखते हैं।

उदाहरण के लिए, कासुरैना की विभिन्न प्रजातियों को नाइट्रोजन की कमी वाली मिट्टी में लगाया गया है, जिससे मिट्टी की उर्वरता बढ़ेगी और जलाऊ लकड़ी का उत्पादन बढ़ेगा। कुछ पौधों की प्रजातियां जो उच्च नमकीन मिट्टी में विकसित हो सकती हैं, उन्हें ऐसे क्षेत्रों में भी लगाया जा सकता है। इन प्रजातियों में प्रोसोपिस स्पाइगेरे, ब्यूटिया मोनोसपर्मा और टर्मिनलिया बेलरिका शामिल हैं।

जैव विविधता और संरक्षण:

मानव गतिविधि भी प्रजातियों की विविधता के लिए विनाशकारी साबित हुई है, और प्रजातियों की मानव प्रेरित विलोपन दर पर बढ़ रही है। धन के असमान वितरण के साथ जनसंख्या के विस्तार की आवश्यकता के परिणामस्वरूप मौजूदा संसाधनों का निरंतर और शोषणकारी उपयोग हुआ है। प्रमुख चिंताओं में से एक आज हमारे मौजूदा वनस्पतियों और जीवों (पौधों, जानवरों और रोगाणुओं) का संरक्षण है।

बायोटेक्नोलॉजिकल अनुप्रयोगों ने पौधे और पशु आनुवंशिक संसाधनों को संरक्षित करने के नए और बेहतर तरीके खोले हैं, और विशिष्ट लक्षणों के लिए जर्म प्लास्म संग्रह के मूल्यांकन में तेजी लाई है। एक विस्तृत आनुवंशिक आधार का रखरखाव, जो जैव विविधता का एक महत्वपूर्ण तत्व है, जैव प्रौद्योगिकी के भविष्य और जैविक संसाधनों के सतत उपयोग के लिए आवश्यक है। नई तकनीकें विश्व जैव विविधता के मूल्य में वृद्धि कर सकती हैं यदि वे जंगली और पालतू दोनों प्रजातियों की आनुवंशिक विविधता का उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

प्लांट टिश्यू कल्चर को चयनित किस्मों के कई पौधों की उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक के रूप में माना जाता है, ताकि उनके उत्पादन में सुधार और वृद्धि हो सके और उन्हें विलुप्त होने से बचाया जा सके।

हालांकि, पौधों की प्रजातियों की अंतर्निहित प्रकृति ऐसी है कि अधिकांश फसल आनुवंशिक संसाधनों को पूर्व स्वस्थानी (प्राकृतिक आवास के बाहर) संरक्षित किया जाता है। संरक्षण के बहुत कम पूर्व सीटू तरीके हैं, जो पौधे के हिस्से को संरक्षित करने के लिए अलग कर सकते हैं (पूरे अंग, बीज, ऊतक या आनुवंशिक सामग्री)। लेकिन नए जैव प्रौद्योगिकी उपकरण पूर्व सीटू संरक्षण के पसंदीदा तरीके के रूप में बीजों को संरक्षित करने में मदद कर सकते हैं। यहां पर डॉर्मेंसी की समस्या को दूर करना है।

जैव विविधता के संरक्षण का एक अन्य सफल तरीका है क्रायोप्रिजर्वेशन द्वारा रोगाणु का संरक्षण (-196 ° C पर तरल नाइट्रोजन में ऊतक को फ्रीज करना)। यहां मूल सिद्धांत ऊतक लाइव (एक निष्क्रिय रूप में) रखते हुए चयापचय गतिविधि को पूरी तरह से रोकना है।

इस प्रकार बायोटेक्नोलॉजिकल टूल्स ने हमारी जैव विविधता को बहाल करने और संरक्षित करने के लिए बहुआयामी तरीकों से मार्ग प्रशस्त किया है। ये उपकरण निश्चित रूप से घटते पर्यावरण की बढ़ती चुनौती का अंतिम जवाब होंगे।

जैव उर्वरकों:

इनका उपयोग उर्वरक अनुप्रयोगों की लागत को कम करने और रासायनिक उर्वरकों के कारण होने वाले पर्यावरणीय खतरों को कम करने के लिए भी किया गया है। हाल ही में समुद्री पौधों (समुद्री शैवाल) का इस्तेमाल जैव उर्वरकों के रूप में किया गया है। वे बहुत उत्साहजनक साबित हुए हैं और इस प्रकार रासायनिक उर्वरकों के उपयोग के बोझ को कम करते हैं।