جداسازی و شناسایی ایزوله های باکتری های تجزیه کننده پلاستیک از لارو شب پره هندی
افزایش سالانه حجم آلودگی های پلاستیکی یکی از مسائل مهم روز دنیا است که باید به آن پرداخته شود. پژوهش های زیادی در این باره انجام شده اما هنوز از آن ها در این راستا بهره گرفته نشده است. لارو حشره شب پره هندی می تواند پلی اتیلن را در مدت زمان کوتاه تری نسبت به سایر روش ها تجزیه کند. این طرح با استفاده از این حشره سعی دارد یکی از مشکلات تمام جوامع را حل کند و از یافته های پژوهش استفاده شود. در پژوهش حاضر دانش آموزان به بررسی چگونگی تجزیه پلی اتیلن توسط حشره شب پره هندی پرداخته می شود.
سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.
نام ایده: جداسازی و شناسایی ایزوله های باکتری های تجزیه کننده پلاستیک از لارو شب پره هندی
نام ارائه دهنده/دهند گان: هلیا حاصلی و ملیکا شریفی
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان متوسطه دوم فرزانگان 7
چکیده پروژه
افزایش سالانه حجم آلودگی های پلاستیکی یکی از مسائل مهم روز دنیا است که باید به آن پرداخته شود. پژوهش های زیادی در این باره انجام شده اما هنوز از آن ها در این راستا بهره گرفته نشده است. لارو حشره شب پره هندی می تواند پلی اتیلن را در مدت زمان کوتاه تری نسبت به سایر روش ها تجزیه کند. این طرح با استفاده از این حشره سعی دارد یکی از مشکلات تمام جوامع را حل کند و از یافته های پژوهش استفاده شود. در پژوهش حاضر دانش آموزان به بررسی چگونگی تجزیه پلی اتیلن توسط حشره شب پره هندی پرداخته می شود.
مقدمه
وسایل یکبار مصرف با وجود تمام بدی هایشان با زندگی های ما خو گرفته اند و نمی توان آن ها را از جوامع امروزی حذف کرد و همچنین می توان گفت جایگزینی برای آن ها وجود ندارد. به دلیل استقبال بسیار زیاد تمام مردم جهان از این مواد و افزایش صنایع مربوط به تولید ظروف یکبار مصرف، حجم آن ها در محیط زیست بسیار زیاد شده است و متاسفانه این زباله ها می توانند صدها سال در طبیعت باقی بمانند. رئیس ستاد محیط زیست و توسعه پایدار شهرداری مطرح‌کرد: از میزان پلاستیک های تولید شده در یک سال، فقط 9 درصد آن به چرخه بازیافت برگشته است و این بدان معناست که عمده ضایعات پلاستیکی، در محیط زیست و طبیعت پراکنده هستند و این ضررهای زیادی را متوجه محیط زیست و کره زمین می‌کند. اما چه باید کرد؟ یکی از راه های کاهش اثر مخرب این مواد بر محیط زیست استفاده از پلیمر های زیست تخریب پذیر است. مواد زیست تخریب پذیر موادی هستند که به سادگی توسط فعالیت میکروارگانیسم ها مانند قارچ ها، باکتری ها و جلبک ها به ذرات کوچکتر تجزیه می شوند. این پلاستیک ها می توانند از منابع گیاهی و پلاستیک های اصلاح شده با افزودنی های زیست تخریب پذیر کننده تهیه شده باشند که با قرار گرفتن در کنار میکروارگانیسم ها، تجزیه می شوند. اگر چه پلیمر های معمولی در دراز مدت صدمات زیادی به میحط می زنند اما در حال حاضر نمی توان آن ها را با پلیمر های زیست تخریب پذیر جایگزین کرد و به زمان بیشتری برای این جایگزینی نیاز است. در ایران، در حال حاضر کیسه هایی با نام زیست تخریب پذیر به صورت کامپاند پلی اتیلن با 1 تا 2 درصد اکسو در بازار موجود می باشد که این کیسه ها تجزیه نمی شوند و فقط در مقابل نور خورشید جرم مولکولی آن ها کاهش می یابد و به آب و سایر مواد تجزیه نمی شوند. این کیسه ها استانداردهای زیست تخریب پذیر آمریکا و اروپا را پاس نمی کنند.
اکنون دانش تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر با گواهینامه صادره از اروپا در ایران موجود می باشد. این کامپاندها بر پایه پلی اتیلن، نشاسته و اکسو می باشند که در حضور اکسیژن و مجاورت هوا و هم در شرایط دفن در خاک قابلیت تجزیه شدن دارند. قیمت کامپاندهای حاوی نشاسته بر اساس درصدهای مختلف نشاسته و کاربردهای مختلف ای آن ها متغیر می باشد اما محدوده تغییرات آن در حدود 20 درصد به ازای هر کیلو از پلی اتیلن پایه آن ها گران تر است. راه دیگر استفاده از فرایند بازیافت است. در فرایند بازیافت باید به بعضی نکات توجه کرد که برخی از آن ها در ادامه گفته می شود.
در فرایند بازیافت نوع پلیمر مورد توجه قرار می گیرد. بدین ترتیب كه هر نوع پلیمر جدا از انواع دیگر بازیافت می شوند، در غیر این صورت فرایند بازیافت دچار مشکل می شود چرا كه هنگام فرایند بازیافت مواد پلاستیكی را خرد سپس ذوب كرده و مجدداً مورد استفاده قرار می دهند بنابراین اگر تركیبی از مواد پلاستیكی مختلف نظیر ظروف یك بار مصرف با انواع مختلف خرد و سپس ذوب شوند، با توجه به متفاوت بودن نقطه ذوب تركیب ناهمگونی ایجاد می شود.
مسئله بعدی نداشتن رنگ در مواد پلاستیكی است كه اهمیت به سزایی در فرایند بازیافت دارد. به دلیل اینكه پلیمرهای رنگی دارای رنگ یكنواختی نیستند پس از بازیافت رنگ تیره پیدا می كنند در نتیجه كارخانه های سازنده برای به دست آوردن یك رنگ ثابت از دوده استفاده كرده سپس مواد پلیمری مذاب را به صورت فیلم درآورده و به كیسه پلاستیكی تبدیل می كنند، كه ما از آن ها به صورت كیسه های زباله مشكی استفاده می كنیم. گاهی به دلیل كاربرد ناصحیح دوده تماس دست با این كیسه ها باعث جذب ذرات دوده از راه دست می شود. بنابراین در حال حاضر كارخانه های صنایع غذایی مجاز نیستند مواد بازیافتی را برای نگهداری و بسته بندی مواد به كار ببرند. دلیل اصلی آن نیز عدم رعایت اصول بازیافت مواد پلاستیكی در ایران است. همچنین طبق گزارشات، بازیافت یک تن کیسه پلاستیکی 4000 دلار آمریکا هزینه می برد.
فرایند بازیافت در ایران دچار مشکل است به طوری که تنها ۹% زباله های پلاستیکی تولید شده در یک سال به چرخه بازیافت برمی گردند پس این هم راه برای این حجم از پلاستیک های مصرفی نیست. هدف این طرح استفاده از حشرات برای کاهش این معضل هست. با توجه به تحقیقات انجام شده بسیاری از این حشرات دارای توانایی تجزیه پلی اتیلن بوده و نقش مفیدی در آن ایجاد می کنند. احتمال می رود این گونه از حشرات دارای میکروارگانیسم هایی باشند که به کمک آن ها می آیند و با توجه به اهمیت این موضوع، در این طرح سعی بر آن شد که این میکروارگانیسم ها را شناسایی کرده و از آن ها بهره گرفته شود. موضوع جالب در این طرح آن است که بیشتر این حشرات برای بسیاری از مشاغل آفت بوده و در کشور خودمان هم سعی بر آفت زدایی آن ها است و اولویت استفاده از حشرات بومی است.
هدف
هدف کلی این طرح کمک به کاهش اثار مخرب پلی اتیلن ها بر روی محیط زیست با استفاده از شناسایی باکتری های تجزیه کننده پلی اتیلن در لارو حشره شب پره هندی است.
روش
دانش آموزان در پژوهش حاضر از روش آزمایشی استفاده کردند. دانش آموزان ابتدا لارو حشره شب بره هندی كه در زمینه تجزیه پلاستیك روی آن ها تحقیقاتی انجام شده و به نظر می رسد دارای توانایی تجزیه هستند، را از گرمسار تهیه کردند.
سپس بشر هایی تهیه شده و این حشره به صورت های مختلف در مجاورت پلی اتیلن ها قرار گرفت. چند بستر در این امر تهیه شد كه شامل قرار دادن لارو حشره در مجاورت پلی اتیلن ها و هموژنایز حشرات و قرار دادن قطعات در برابر پلی اتیلن ها و محیط های كشت سنتزی مختلف بود. مرحله بعدی اندازه گیری مقدار تجزیه كنندگی هر یك از این محیط ها است بدین ترتیب كه میزان گاز كربن دی اكسید تولیدی حاصل از فرایند تجزیه پلی اتیلن، اندازه گیری و جرم از دست رفته محاسبه شد. در نهایت مقدار رشد باكتری ها مورد بررسی قرار گرفت. تست های تیمار هر هفته انجام شد و مقدار گاز تولید شده و تغییرات جرم و رشد باكتری ها در هر تیمار مورد اندازه گیری قرار گرفت. رشد باكتری ها یعنی افزایش تعداد آن ها و از فرمول زیر به دست می آید.
تقسیم باکتری=رشد باکتری
تعداد باکتری در هر زمان=تعداد باکتری اولیه×2^(تقسیمات تعداد)
تعداد تقسیمات= زمان کل÷زمان تقسیم
روش های اندازه گیری رشد باكتری ها:
شمارش مستقیم تعداد باكتری ها به كمك لام مدرج
شمارش تعداد باكتری ها بر اساس روش غیر مستقیم كدورت سنجی
شمارش باكتری ها به كمك دستگاه كولتركانتر
شمارش تعداد باكتری های زنده
(در این طرح از روش مناسب تر یعنی كدورت سنجی استفاده می شود)
مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان در پژوهش حاضر برای انجام آزمایش خود از چه حشره ای استفاده کردند؟ لارو
1. لارو
2. سوسک
3. پروانه
4. مگس
مطالب مرتبط:
بازیافت پلاستیک
بحران زباله های پلاستیکی حل می شود؟
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
نام ایده: جداسازی و شناسایی ایزوله های باکتری های تجزیه کننده پلاستیک از لارو شب پره هندی
نام ارائه دهنده/دهند گان: هلیا حاصلی و ملیکا شریفی
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان متوسطه دوم فرزانگان 7
افزایش سالانه حجم آلودگی های پلاستیکی یکی از مسائل مهم روز دنیا است که باید به آن پرداخته شود. پژوهش های زیادی در این باره انجام شده اما هنوز از آن ها در این راستا بهره گرفته نشده است. لارو حشره شب پره هندی می تواند پلی اتیلن را در مدت زمان کوتاه تری نسبت به سایر روش ها تجزیه کند. این طرح با استفاده از این حشره سعی دارد یکی از مشکلات تمام جوامع را حل کند و از یافته های پژوهش استفاده شود. در پژوهش حاضر دانش آموزان به بررسی چگونگی تجزیه پلی اتیلن توسط حشره شب پره هندی پرداخته می شود.
مقدمه
وسایل یکبار مصرف با وجود تمام بدی هایشان با زندگی های ما خو گرفته اند و نمی توان آن ها را از جوامع امروزی حذف کرد و همچنین می توان گفت جایگزینی برای آن ها وجود ندارد. به دلیل استقبال بسیار زیاد تمام مردم جهان از این مواد و افزایش صنایع مربوط به تولید ظروف یکبار مصرف، حجم آن ها در محیط زیست بسیار زیاد شده است و متاسفانه این زباله ها می توانند صدها سال در طبیعت باقی بمانند. رئیس ستاد محیط زیست و توسعه پایدار شهرداری مطرح‌کرد: از میزان پلاستیک های تولید شده در یک سال، فقط 9 درصد آن به چرخه بازیافت برگشته است و این بدان معناست که عمده ضایعات پلاستیکی، در محیط زیست و طبیعت پراکنده هستند و این ضررهای زیادی را متوجه محیط زیست و کره زمین می‌کند. اما چه باید کرد؟ یکی از راه های کاهش اثر مخرب این مواد بر محیط زیست استفاده از پلیمر های زیست تخریب پذیر است. مواد زیست تخریب پذیر موادی هستند که به سادگی توسط فعالیت میکروارگانیسم ها مانند قارچ ها، باکتری ها و جلبک ها به ذرات کوچکتر تجزیه می شوند. این پلاستیک ها می توانند از منابع گیاهی و پلاستیک های اصلاح شده با افزودنی های زیست تخریب پذیر کننده تهیه شده باشند که با قرار گرفتن در کنار میکروارگانیسم ها، تجزیه می شوند. اگر چه پلیمر های معمولی در دراز مدت صدمات زیادی به میحط می زنند اما در حال حاضر نمی توان آن ها را با پلیمر های زیست تخریب پذیر جایگزین کرد و به زمان بیشتری برای این جایگزینی نیاز است. در ایران، در حال حاضر کیسه هایی با نام زیست تخریب پذیر به صورت کامپاند پلی اتیلن با 1 تا 2 درصد اکسو در بازار موجود می باشد که این کیسه ها تجزیه نمی شوند و فقط در مقابل نور خورشید جرم مولکولی آن ها کاهش می یابد و به آب و سایر مواد تجزیه نمی شوند. این کیسه ها استانداردهای زیست تخریب پذیر آمریکا و اروپا را پاس نمی کنند.
اکنون دانش تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر با گواهینامه صادره از اروپا در ایران موجود می باشد. این کامپاندها بر پایه پلی اتیلن، نشاسته و اکسو می باشند که در حضور اکسیژن و مجاورت هوا و هم در شرایط دفن در خاک قابلیت تجزیه شدن دارند. قیمت کامپاندهای حاوی نشاسته بر اساس درصدهای مختلف نشاسته و کاربردهای مختلف ای آن ها متغیر می باشد اما محدوده تغییرات آن در حدود 20 درصد به ازای هر کیلو از پلی اتیلن پایه آن ها گران تر است. راه دیگر استفاده از فرایند بازیافت است. در فرایند بازیافت باید به بعضی نکات توجه کرد که برخی از آن ها در ادامه گفته می شود.
در فرایند بازیافت نوع پلیمر مورد توجه قرار می گیرد. بدین ترتیب كه هر نوع پلیمر جدا از انواع دیگر بازیافت می شوند، در غیر این صورت فرایند بازیافت دچار مشکل می شود چرا كه هنگام فرایند بازیافت مواد پلاستیكی را خرد سپس ذوب كرده و مجدداً مورد استفاده قرار می دهند بنابراین اگر تركیبی از مواد پلاستیكی مختلف نظیر ظروف یك بار مصرف با انواع مختلف خرد و سپس ذوب شوند، با توجه به متفاوت بودن نقطه ذوب تركیب ناهمگونی ایجاد می شود.
مسئله بعدی نداشتن رنگ در مواد پلاستیكی است كه اهمیت به سزایی در فرایند بازیافت دارد. به دلیل اینكه پلیمرهای رنگی دارای رنگ یكنواختی نیستند پس از بازیافت رنگ تیره پیدا می كنند در نتیجه كارخانه های سازنده برای به دست آوردن یك رنگ ثابت از دوده استفاده كرده سپس مواد پلیمری مذاب را به صورت فیلم درآورده و به كیسه پلاستیكی تبدیل می كنند، كه ما از آن ها به صورت كیسه های زباله مشكی استفاده می كنیم. گاهی به دلیل كاربرد ناصحیح دوده تماس دست با این كیسه ها باعث جذب ذرات دوده از راه دست می شود. بنابراین در حال حاضر كارخانه های صنایع غذایی مجاز نیستند مواد بازیافتی را برای نگهداری و بسته بندی مواد به كار ببرند. دلیل اصلی آن نیز عدم رعایت اصول بازیافت مواد پلاستیكی در ایران است. همچنین طبق گزارشات، بازیافت یک تن کیسه پلاستیکی 4000 دلار آمریکا هزینه می برد.
فرایند بازیافت در ایران دچار مشکل است به طوری که تنها ۹% زباله های پلاستیکی تولید شده در یک سال به چرخه بازیافت برمی گردند پس این هم راه برای این حجم از پلاستیک های مصرفی نیست. هدف این طرح استفاده از حشرات برای کاهش این معضل هست. با توجه به تحقیقات انجام شده بسیاری از این حشرات دارای توانایی تجزیه پلی اتیلن بوده و نقش مفیدی در آن ایجاد می کنند. احتمال می رود این گونه از حشرات دارای میکروارگانیسم هایی باشند که به کمک آن ها می آیند و با توجه به اهمیت این موضوع، در این طرح سعی بر آن شد که این میکروارگانیسم ها را شناسایی کرده و از آن ها بهره گرفته شود. موضوع جالب در این طرح آن است که بیشتر این حشرات برای بسیاری از مشاغل آفت بوده و در کشور خودمان هم سعی بر آفت زدایی آن ها است و اولویت استفاده از حشرات بومی است.
هدف
هدف کلی این طرح کمک به کاهش اثار مخرب پلی اتیلن ها بر روی محیط زیست با استفاده از شناسایی باکتری های تجزیه کننده پلی اتیلن در لارو حشره شب پره هندی است.
روش
دانش آموزان در پژوهش حاضر از روش آزمایشی استفاده کردند. دانش آموزان ابتدا لارو حشره شب بره هندی كه در زمینه تجزیه پلاستیك روی آن ها تحقیقاتی انجام شده و به نظر می رسد دارای توانایی تجزیه هستند، را از گرمسار تهیه کردند.
تقسیم باکتری=رشد باکتری
تعداد باکتری در هر زمان=تعداد باکتری اولیه×2^(تقسیمات تعداد)
تعداد تقسیمات= زمان کل÷زمان تقسیم
روش های اندازه گیری رشد باكتری ها:
شمارش مستقیم تعداد باكتری ها به كمك لام مدرج
شمارش تعداد باكتری ها بر اساس روش غیر مستقیم كدورت سنجی
شمارش باكتری ها به كمك دستگاه كولتركانتر
شمارش تعداد باكتری های زنده
(در این طرح از روش مناسب تر یعنی كدورت سنجی استفاده می شود)
مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان در پژوهش حاضر برای انجام آزمایش خود از چه حشره ای استفاده کردند؟ لارو
1. لارو
2. سوسک
3. پروانه
4. مگس
مطالب مرتبط:
بازیافت پلاستیک
بحران زباله های پلاستیکی حل می شود؟
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
