Satu kejayaan dalam bidang bioteknologi telah muncul daripada sumber yang tidak dijangka: sisa manusia. Para penyelidik telah berjaya merekayasa yis untuk mengubah air kencing menjadi hidroksiapatit, mineral berharga yang digunakan untuk mencipta tulang dan gigi tiruan. Inovasi ini menangani pelbagai cabaran global serentak, daripada kos pengurusan sisa kepada pengeluaran bahan yang mampan.
Penemuan ini dibina atas bidang pee-cycling yang semakin berkembang - satu gerakan untuk mengekstrak sumber berharga daripada sisa manusia sebelum ia memasuki sistem kumbahan. Perbincangan komuniti mendedahkan pendekatan ini boleh memberi kesan yang meluas melampaui sekadar pengeluaran bahan, terutamanya dalam menangani cabaran alam sekitar yang kini menghalang projek pembangunan.
Spesifikasi Teknikal
- Organisma asas: Saccharomyces boulardii (strain yis yang diubah suai)
- Produk: Hydroxyapatite (mineral berasaskan kalsium dan fosforus)
- Produk sampingan: Garam ammonia untuk pengeluaran baja
- Aplikasi: Pembedahan tulang/pergigian, bahan plastik ringan
Sisa Pertanian Mencipta Krisis Perumahan
Kesan alam sekitar daripada sisa yang kaya dengan nitrogen telah mencipta akibat yang tidak dijangka di beberapa negara. Di Netherlands , sisa lembu yang mengandungi ammonia telah menjadi sangat bermasalah sehingga menghalang pembinaan perumahan baru - isu kritikal apabila perumahan mampu milik amat diperlukan. Corak serupa muncul di kawasan lain di mana larian pertanian telah mencemarkan sistem air, membawa kepada moratorium pembinaan.
Ini mencipta kitaran yang mengecewakan: komuniti memerlukan lebih banyak perumahan, tetapi peraturan alam sekitar yang direka untuk melindungi kualiti air menghalang pembangunan. Teknologi yis baru ini boleh membantu memecahkan kebuntuan ini dengan menangkap sebatian nitrogen berbahaya sebelum ia memasuki alam sekitar.
Potensi Impak Global
- Pengeluaran baja semasa: ~1% daripada jumlah penggunaan tenaga dunia
- Sasaran: Menggantikan sebahagian besar permintaan baja nitrogen
- Faedah tambahan: Mengurangkan kos rawatan air sisa
- Impak alam sekitar: Menangkap nitrogen berbahaya sebelum memasuki ekosistem
Potensi Ekonomi Melampaui Rawatan Sisa
Angka kewangan di sebalik teknologi ini menarik. Para penyelidik menganggarkan bahawa menghasilkan hidroksiapatit daripada air kencing akan menelan kos kira-kira 19 dolar Amerika Syarikat sekilogram, manakala bahan tersebut dijual pada harga 90-200 dolar Amerika Syarikat di pasaran U.S. . Sistem yang melayani bandar sebesar San Francisco boleh menjana kira-kira 1.4 juta dolar Amerika Syarikat keuntungan tahunan.
Tetapi nilai sebenar mungkin terletak pada faedah berganda. Proses yang sama yang mencipta bahan tulang berharga juga menangkap ammonia, yang boleh ditukar kepada baja. Pada masa ini, kira-kira 1% daripada penggunaan tenaga global digunakan untuk membuat baja berasaskan nitrogen daripada gas nitrogen atmosfera. Memulihkan nitrogen ini daripada sisa boleh mengurangkan penggunaan tenaga dan kos baja dengan ketara.
Ekonomi Pengeluaran
- Kos pengeluaran: ~$19 USD setiap kilogram hidroksiapatit
- Harga pasaran: $90-200 USD setiap kilogram dalam pasaran U.S.
- Potensi keuntungan tahunan: $1.4 juta USD untuk bandar bersaiz San Francisco
- Kecekapan: 1 gram hidroksiapatit setiap kilogram air kencing
 |
|---|
| Pemandangan meriah yang mempamerkan inovasi perindustrian yang mencerminkan potensi ekonomi penggunaan yis kejuruteraan untuk pengeluaran bahan mampan daripada sisa |
Konteks Sejarah Kitar Semula Air Kencing
Konsep mengekstrak nilai daripada air kencing bukanlah sesuatu yang baru sepenuhnya. Contoh sejarah menunjukkan bahawa orang Romans menggunakan air kencing sebagai detergen dobi, memanfaatkan ammonia yang dihasilkannya semasa ia terurai. Air kencing juga telah digunakan dalam pengeluaran serbuk mesiu sepanjang sejarah.
Penyelidikan moden malah telah menemui cara untuk mempercepatkan proses tradisional ini. Biji tembikai mengandungi enzim yang dipanggil urease yang boleh mempercepatkan penukaran air kencing kepada ammonia daripada berminggu-minggu kepada semalaman - walaupun pengetahuan ini datang terlambat untuk dobi Roman , yang terpaksa menyimpan air kencing selama berminggu-minggu sambil menunggu proses penguraian semula jadi.
Inovasi Teknikal dan Permintaan Pasaran
Yis yang direkayasa, yang digelar osteoyeast, meniru tingkah laku osteoblas - sel khusus yang secara semula jadi menghasilkan bahan tulang dalam haiwan. Walau bagaimanapun, tidak seperti osteoblas, yang amat sukar dan mahal untuk dikultur di luar badan, yis ini mengekalkan ciri-ciri penyelenggaraan rendah yang menjadikan yis praktikal untuk kegunaan industri.
Persoalan masih wujud tentang permintaan pasaran untuk hidroksiapatit yang dihasilkan. Walaupun bahan tersebut mempunyai aplikasi yang jelas dalam prosedur perubatan dan pergigian, kos bahan sebenar biasanya mewakili sebahagian kecil daripada jumlah perbelanjaan pembedahan. Kejayaan teknologi ini mungkin bergantung lebih kepada faedah rawatan sisanya berbanding semata-mata pada nilai bahan tulang yang dihasilkan.
Pasukan penyelidik telah menyediakan osteoyeast berpaten mereka untuk pelesenan dan terus membangunkan strain baru yang boleh mengekstrak bahan berharga lain daripada aliran sisa. Pendekatan ini akhirnya boleh membolehkan operasi bio-perlombongan mesra alam yang mengubah pelbagai produk sisa menjadi sumber berguna.
Rujukan: New Process Uses Microbes to Create Valuable Materials from Urine