COVID-19 به ما نشان داده است که نظارت بر فاضلاب چقدر می تواند مفید باشد. اما مواد ژنتیکی موجود در فاضلاب ما، یعنی DNA و RNA، گنجینه ای از اطلاعات مفید دیگر است. وجود هزاران نوع مختلف میکروب عجیب و غریب و شگفت انگیز در فاضلاب را آشکار می کند.

انواع مختلفی از این میکروب ها می توانند با ما “صحبت” کنند و به ما بگویند که چگونه بیشتر به دست آوریم انرژی تجدید پذیر از زباله های ما اگر فقط می توانستیم به آنها گوش کنیم. به زودی می توانیم.

این چگونه کار خواهد کرد؟ همه چیز از مدفوع ما شروع می شود. از این نوع میکروب ها استفاده شده است از قرن 19 برای تصفیه و کاهش حجم فزاینده فاضلاب لجن رسیدن به ما تصفیه خانه های فاضلاببه ویژه در مناطق شهری دو سوم مردم جهان انتظار می رود تا سال 2050 در مناطق شهری زندگی کنند، بنابراین تصفیه فاضلاب تقاضای زیادی وجود خواهد داشت.

با این حال، اکثر مردم امروز نمی دانند که میکروب ها چقدر برای رشد پایدار شهرها حیاتی هستند. ما به آنها برای تصفیه زباله هایمان نیاز داریم.

ما همچنین به منابع انرژی تجدیدپذیر نیاز داریم. به لطف میکروب های طبیعی، شرکت های آب ما می توانند بیوگاز تجدیدپذیر را از زباله های انسانی تولید کنند. با کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی، آنها بیوگاز پو می تواند به کاهش تغییرات آب و هوایی کمک کند.

بنابراین ما باید درباره این میکروب ها بیشتر بیاموزیم تا مطمئن شویم که آنها بهترین کار ممکن را برای پردازش زباله های ما انجام می دهند. یکی از راه های انجام این کار، پایش DNA در رسوبات زباله های انسانی است.

رسوب زنده

اول از همه، این فناوری امیدبخش تبدیل زباله به انرژی که کاملاً بر میکروب ها متکی است نامیده می شود هضم بی هوازی.

عملیاتی بیوراکتورهای بی هوازی این امر به استراتژی های نظارتی فشرده و مداخلات مکرر نیاز دارد. این به این دلیل است که میکروب ها غیرقابل پیش بینی هستند.

در نگاه اول، این فرآیند واقعا ساده است. لجن فاضلاب به مخازن بزرگ بدون اکسیژن پمپ می شود، جایی که میکروب ها برای چند روز به حال خود رها می شوند تا عملاً لجن را بخورند و بیوگاز را بازدم کنند. لجن وارد می شود، لجن تصفیه شده به اضافه گاز خارج می شود.

این فرآیند باعث کاهش جرم کل لجن و تعداد عوامل بیماری زا می شود. این در نهایت آن را به یک ماده ایمن تر تبدیل می کند و در عین حال انرژی های تجدید پذیر را تولید می کند. درخشان، اینطور نیست؟

اما یک گرفتاری وجود دارد. این فرآیند تنها در صورتی موثر است که این عروق شفابخش زنده و تنفسی به درستی نگهداری شوند. متأسفانه، گاهی اوقات بدون هشدار از کنترل خارج می شوند و مدیریت آنها را دشوار می کند.

این میکروب های رسوبی مشابه میکروب های موجود در روده ما هستند. وقتی این را فهمیدیم، می‌توانیم درک کنیم که چقدر می‌توان تجربه ما را به آنها داد اختلالات گوارشی مربوط به میکروب های روده ما.

بنابراین شادی میکروبی نه تنها برای سلامتی خود ما مهم است، بلکه برای سلامت مخازن تخریب بزرگ که توسط کارخانه‌های تصفیه فاضلاب اداره می‌شوند، حیاتی است. برای ارزان‌تر کردن این تسهیلات، باید فوراً درباره زندگی در رسوبات خود اطلاعات بیشتری کسب کنیم.

DNA، پنجره ای به دنیای نامرئی

که در مرکز آموزش ARC Biosolids ما می خواهیم هضم بی هوازی را تسهیل کنیم لوله کشی با توسعه ابزارهای نظارتی معمول مبتنی بر DNA. اساساً ما به دنبال راهی برای پیش‌بینی فرآیند هستیم تا بتوانیم آن را بهتر مدیریت کنیم.

DNA داستان هزاران نوع مختلف میکروب را روایت می کند که با هم کار می کنند تا لجن ما را تصفیه کنند. برای بهینه سازی فرآیند تصفیه فاضلاب، باید آنها را شناسایی کنیم، مشکل سازان و فاضل ها را شناسایی کنیم.

اما عمر لجن پیچیده است. قبل از اینکه بتواند داستان خود را به ما بگوید، به تحقیقات تجربی نیاز داریم. ما باید بتوانیم DNA میکروبی را به این فرآیند پیوند دهیم.

برای نشان دادن اینکه چگونه این کار می کند، ما یک را ایجاد کردیم مرور در مورد نقش میکروب های نظارتی هضم بی هوازی. این شامل برخی از معیارهای تنوع است که بوم شناسان برای ارزیابی سلامت کل یک سیستم بر اساس ترکیب میکروب ها استفاده می کنند.

عجیب و شگفت انگیز

میکروب هایی که برای درمان لجن استفاده می شوند شامل طیف متنوعی از باکتری های باستانی، عجیب و غریب، گاهی اوقات بیگانه مانند و archaea (شکل دیگری از موجودات تک سلولی). آنها می توانند موادی را متابولیزه کنند که هیچ شکل حیاتی دیگری نمی تواند.

به طرز شگفت انگیزی، برخی از آنها 3.5 میلیارد سال پیش وجود داشته است– زمین 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفت. حتی وجود دارد این احتمال وجود دارد که برخی در مریخ وجود داشته باشند.

و زندگی رسوبی یک جامعه بسیار فعال از میکروب ها است: برخی قلدر هستند، برخی دیگر همکار هستند. از طریق DNA آنها، آنها را شمارش می کنیم تا بفهمیم چند نوع میکروب مختلف وجود دارد و هر چند وقت یکبار رخ می دهند. سپس تنوع شمارش شده می تواند به ما بگوید که آیا یک سیستم سالم است یا خیر.

برای یک سیستم سالم و مولد، ما به تنوع – تا آنجا که ممکن است میکروب های مختلف – نیاز داریم تا ثبات را تضمین کنیم. اگر یک ارگانیسم به نحوی شروع به رشد سریع یا کندتر کند، به این معنی است که چیزی در حال خارج شدن از کنترل است.

ما می توانیم از این دانش برای توسعه ارزیابی ریسک برای اپراتورهای تصفیه خانه استفاده کنیم. و این چیزی است که ما در تلاشیم تا انجام دهیم.

ما به کار خود ادامه خواهیم داد تا روزی بتوانیم به درستی به میکروب های لجن خوار خود گوش دهیم و از تهوع خود بهره بیشتری ببریم.

این مقاله توسط گفتگو تحت مجوز Creative Commons. ادامه مطلب مقاله اصلی.