คุณค่าของจุลินทรีย์แก้ภาวะโลกร้อน

จุลินทรีย์บำบัดก๊าซมีเทน

               

ภาวะโลกร้อน หรือ global warming เป็นคำที่ได้ยินและฮิตติดปากในยุคปัจจุบัน ปฏิเสธไม่ได้ว่า ไม่มีใครไม่รู้จักหรือไม่เคยได้ยินคำนี้มาก่อน เป็นที่รู้กันดีว่า สาเหตุที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน เนื่องมาจากการปลดปล่อยของก๊าซเรือนกระจก หรือ green house gases สู่บรรยากาศของโลกในปริมาณมาก จนทำให้เกิดการขัดขวางสมดุลย์ของการไหลเวียนก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ ผลที่ตามมาคือ ชั้นบรรยากาศของโลกเก็บกักความร้อนไว้มากจนมีอุณหภูมิสูงขึ้น  ส่งผลทำให้เกิดภาวะความแห้งแล้งรุนแรง ภาวะฝนทิ้งช่วงยาวนานกว่าปกติ และส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพระบบนิเวศน์ สิ่งมีชีวิตที่ปรับตัวไม่ได้ จะตายและสูญพันธุ์ไป

แหล่งที่มาของก๊าซมีเทน

                ก๊าซเรือนกระจกที่มนุษย์เป็นผู้ผลิตและใช้เป็นจำนวนมากจากกิจกรรมต่างๆ ส่วนใหญ่มาจาก ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ทำให้เกิดพลังงานความร้อนสะสมในบรรยากาศของโลกมากที่สุด รองลงมาคือ ก๊าซมีเทน นอกจากกนี้ยังมีก๊าซไนตรัสออกไซด์ และสารคลอโรฟลูออกโรคาร์บอน

            สำหรับมีเทนซึ่งจัดเป็นก๊าซที่ก่อให้เกิดสภาวะเรือนกระจก รองลงมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นั้น ในปี 2541 พบว่า ประเทศไทย มีการปลดปล่อยออกมาสู่บรรยากาศ ถึงร้อยละ 27 ของการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด ก๊าซมีเทน เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ จากการหมักหมมสิ่งปฏิกูลในการเลี้ยงสัตว์ ขยะและของเสีย การทำนาที่ลุ่มน้ำท่วมขัง การเผาไหม้เชื้อเพลิงถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และการทำเหมืองถ่านหิน

                ในทางเกษตรกรรม อย่างการเลี้ยงสัตว์ การทำนาข้าว และของเสียจากชุมชน อย่างหลุมฝังกลบขยะ   ก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้น มาจากการย่อยสลายของจุลินทรีย์กลุ่มที่ไม่ใช้อากาศ ซึ่งจะให้ผลผลิตเป็นก๊าซมีเทนออกมา แต่ด้วยกระบวนการทางระบบนิเวศน์ ในธรรมชาติจึงมีกลุ่มของจุลินทรีย์ที่สามารถใช้ก๊าซมีเทนเป็นอาหารได้เกิดขึ้น ก๊าซมีเทน-แหล่งอาหารของจุลินทรีย์

                มีจุลินทรีย์กลุ่มเมทาโนโทรฟ (methanotroph) สามารถเปลี่ยนรูปก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้น ให้กลายเป็นสารที่ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสภาวะเรือนกระจกได้ ผู้ค้นพบครั้งแรก คือ Sohngen ซึ่งได้ทำการคัดเลือกสายพันธุ์แบคทีเรียจากดินและแหล่งน้ำธรรมชาติ ที่สามารถใช้มีเทนเป็นแหล่งอาหารเพื่อการเจริญเติบโตได้ในปี 2449 และได้ตั้งชื่อสายพันธุ์แบคทีเรียนี้ว่า บาซิลลัส  มีเทนนิคัส (Bacillus methanicus) ซึ่งปัจจุบัน ถูกปรับเปลี่ยนชื่อเป็น เมธิลโลคอคคัส แคปซูลาตัส (Methylococcus  capsulatus)

            ปัจจุบันแบคทีเรียกลุ่มนี้ มีอยู่ด้วยกัน 2 ประเภท คือกลุ่มที่สามารถทำงานในสภาพมีอากาศ และกลุ่มที่สามารถทำงานได้ในสภาพไม่ใช้อากาศ กลุ่มที่ทำงานในสภาพมีอากาศ จะผลิตเอ็นไซม์มีเทนโมโนออกซิจีเนส (methanemonooxygenase: MMO) เพื่อใช้ก๊าซมีเทนเป็นแหล่งอาหารในการเจริญเติบโต ผลิตผลที่ได้ออกมาไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ส่วนกลุ่มที่ทำงานในสภาพไม่ใช้อากาศ จะทำการเปลี่ยนรูปก๊าซมีเทน ในกลไกการเกิดปฏิกิริยาก๊าซมีเทน ผลผลิตที่ได้จะถูกนำไปใช้เป็นแหล่งอาหารของแบคทีเรียที่ใช้ซัลเฟตในกระบวนการหายใจ

การใช้ประโยชน์จากแบคทีเรียเมทาโนโทรฟ

            หลายคนสงสัยว่า ทำไมมีจุลินทรีย์ชนิดนี้มานาน แต่ไม่มีการศึกษาเพื่อนำมาใช้ประโยชน์อย่างเป็นรูปธรรมเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว นั่นอาจเป็นเพราะยังไม่ใช่ประเด็นร้อนที่มีการกล่าวถึงมากเหมือนในยุคปัจจุบัน ซึ่งทุกวันนี้มีการศึกษาของนักวิจัยต่างประเทศ ในการทดสอบการใช้ดินที่มีแบคทีเรียกลุ่มเมทาโนโทรฟอาศัยอยู่ตามธรรมชาติ มาใช้เป็นดินปิดทับหน้าชั้นขยะของหลุมฝังกลบขยะ เพื่อลดก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้นเป็นจำนวนมากทั้งในและต่างประเทศ แล้วแต่ว่าการนำมาใช้ประโยชน์นั้นได้มีการประเมินแล้วว่ามีความคุ้มค่ากับการลงทุนหรือไม่ ทั้งนี้ปริมาณการลดลงของก๊าซมีเทนในระบบ จะขึ้นอยู่กับการปรับปัจจัยเอื้อต่างๆ ให้เหมาะสมต่อการเจริญของแบคทีเรียกลุ่มเมทาโนโทรฟ 

                ผลการศึกษา แสดงให้เห็นว่า โดยธรรมชาติแล้ว แหล่งกำเนิดของก๊าซมีเทนตามธรรมชาติมีได้ในทุกที่ เมื่อมีสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ผลิตเกิดขึ้น ย่อมมีสิ่งมีชีวิตอีกประเภททำหน้าที่เป็นผู้บริโภค เพื่อทำให้เกิดสมดุลย์ของระบบนิเวศน์ เว้นเสียแต่ว่า มีปัจจัยเสริมต่างๆ ที่เป็นการเอื้อต่อสภาวะที่ทำให้มีการเสียสมดุลย์เกิดขึ้น

ดังนั้น ในอนาคตจึงเป็นไปได้ที่จะนำสิ่งมีชีวิตตัวเล็กๆนี้ มาใช้ประโยชน์ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ในการช่วยลดมลพิษและภาวะโลกร้อนที่ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงในปัจจุบันได้ เมื่อมีการศึกษา พัฒนา และนำไปประยุกต์ใช้อย่างเป็นรูปธรรม

“ขนาดจุลินทรีย์ตัวเล็กๆ ยังเป็นส่วนหนึ่งในการทำงานช่วยลดภาวะโลกร้อน แล้วคุณล่ะ ทำอะไรเพื่อโลกของเรา ในการลดไม่ให้โลกร้อนขึ้น หรือยัง”

 

  

ตัวอย่างเซลแบคทีเรียเมทาโนโทรฟ

ภาพจาก  microbewiki.kenyon.edu

 

 

 

 

 

เอกสารอ้างอิง

  1. www.wikipedia.org
  2. Dianou, D. and Adachi, K. 1999. Characterization of methanotrophic bacteria isolated from a subtropical paddy field. FEMS Microbiol. Lett. 173 (1): 163-173.
  3. Institute for Global Environmental Strategies. 2006. CDM Country Guide for Thailand. Sato printing Co. Ltd., Japan.
  4. Mancinelli, R. L., and McKay, C. P. 1985. Methane-oxidizing bacteria in sanitary landfills. In First International Symposium on Biotechnological Advances in Processing Municipal Wastes for Fuels and Chemicals, ed. A Antonopoulos, pp. 438-450. NY.
  5. Mancinelli, R. L. 1995. The regulation of methane oxidation in soil. Annu. Rev. Microbiol. 49: 581-605.
  6. Whalen, S. C., Reeburgh, W. S., and Sandbeck, K. A. 1990. Rapid methane oxidation in a landfill cover soil. Appl. Environ. Microbiol. 56: 3405-3411.