Beberapa bidang di mana bioteknologi terbukti sangat efektif dalam pembersihan lingkungan meliputi:
Teknologi TPA:
Limbah padat menyumbang peningkatan proporsi limbah yang dihasilkan oleh masyarakat perkotaan. Sementara bagian dari volume ini terdiri dari kaca, plastik, dan bahan non-biodegradable lainnya, sebagian besar terbuat dari bahan organik padat yang dapat terurai, seperti limbah makanan dari peternakan unggas dan babi besar.
Di komunitas non-urban yang besar, metode umum untuk membuang limbah biodegradable seperti itu adalah Teknologi TPA Anaerobik yang murah. Dalam proses ini, limbah padat diendapkan di dataran rendah, lokasi bernilai rendah.
Timbunan sampah tersebut dipadatkan dan ditutup dengan lapisan tanah setiap hari. Area TPA ini menampung berbagai macam bakteri, beberapa di antaranya mampu mendegradasi berbagai jenis limbah. Satu-satunya kelemahan dalam proses ini adalah bakteri ini membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mendegradasi limbah.
Namun, bioteknologi modern telah memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari bakteri yang tersedia, yang terlibat dalam degradasi limbah – termasuk zat berbahaya. Strain yang paling efisien dari bakteri ini dapat dikloning dan direproduksi dalam jumlah besar, dan akhirnya diterapkan pada situs tertentu. Ini memastikan degradasi cepat dari bahan limbah.
Pengomposan:
Pengomposan adalah proses yang digerakkan oleh mikroba anaerobik yang mengubah limbah organik menjadi bahan seperti humus sanitasi yang stabil. Bahan ini kemudian dapat dikembalikan dengan aman ke lingkungan alam. Metode ini sebenarnya adalah proses fermentasi substrat padat dengan kelembapan rendah.
Dalam operasi skala besar yang sebagian besar menggunakan limbah padat domestik, produk akhir sebagian besar digunakan untuk perbaikan tanah. Dalam operasi yang lebih khusus menggunakan substrat mentah (seperti jerami, kotoran hewan dll), kompos (produk akhir) menjadi substrat untuk produksi jamur.
Tujuan utama dari operasi pengomposan adalah untuk mendapatkan kompos akhir dengan kualitas produk yang diinginkan dalam jangka waktu terbatas, dan dalam kompos yang terbatas. Reaksi biologis dasar dari proses pengomposan adalah oksidasi substrat organik campuran untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan produk sampingan organik lainnya. Namun, penting untuk memastikan bahwa pabrik pengomposan berfungsi dalam kondisi yang aman bagi lingkungan.
Pengomposan telah lama dikenal tidak hanya sebagai cara mengolah limbah organik padat secara aman, tetapi juga sebagai teknik daur ulang bahan organik. Teknik ini akan semakin berperan penting dalam skema pengelolaan limbah di masa depan, karena memungkinkan penggunaan kembali bahan organik yang berasal dari limbah rumah tangga, pertanian, dan industri makanan.
Bioremediasi:
Berbagai produk (bahan kimia) yang dihasilkan oleh teknologi modern menjadi ancaman besar bagi proses penguraian alami dan mekanisme alami menjaga keseimbangan ekologis. Banyak dari polutan ini bersifat kompleks, dan karenanya sulit untuk diuraikan. Polutan semacam itu terakumulasi di lingkungan alami hingga tingkat yang mengkhawatirkan.
Penerapan bioteknologi telah membantu dalam pengelolaan lingkungan dari kontaminan berbahaya tersebut dengan bioremediasi. Proses ini juga disebut sebagai bio-restorasi atau bio-treatment. Bioremediasi melibatkan penggunaan mikroorganisme yang ada secara alami untuk mempercepat penguraian zat biologis dan degradasi berbagai bahan.
Proses ini menambah momentum substansial untuk proses pembersihan. Prinsip dasar bioremediasi adalah penguraian kontaminan organik menjadi senyawa organik sederhana seperti karbon dioksida, air, garam, dan produk tidak berbahaya lainnya.
Bioremediasi dapat membantu membersihkan lingkungan dengan dua cara:
Promosi pertumbuhan mikroba in situ (dalam tanah) dapat dicapai dengan penambahan nutrisi. Mikroba menyesuaikan diri dengan limbah beracun ini (disebut nutrisi). Selama periode waktu tertentu, mikroba menggunakan senyawa ini, sehingga menurunkan polutan ini.
Pilihan lainnya adalah merekayasa mikroorganisme secara genetik, yang dapat mendegradasi molekul polutan organik. Misalnya, insinyur bioremediasi dari sebuah organisasi Amerika menggunakan spesies ‘Flavobacterium’ untuk menghilangkan pentachlorophenol dari tanah yang terkontaminasi.
Penggunaan mikroba juga terbukti efisien dalam membersihkan tempat-tempat beracun. Seorang ahli mikrobiologi Amerika telah menemukan mikroba GS-15, yang dapat memakan uranium dari air limbah pabrik pembuatan senjata nuklir. Mikroorganisme GS-15 mengubah uranium dalam air menjadi partikel tidak larut yang mengendap dan mengendap di dasar.
Partikel-partikel ini selanjutnya dapat dikumpulkan dan dibuang. Bakteri GS-15 juga memetabolisme uranium secara langsung, sehingga menghasilkan energi dua kali lebih banyak daripada biasanya dengan adanya besi. Organisme ini memiliki tingkat pertumbuhan yang sangat cepat, dan sangat berguna dalam pengolahan limbah pertambangan uranium.
Bioremediasi menggunakan agen biologis, yang mengubah limbah berbahaya menjadi senyawa yang tidak berbahaya atau kurang berbahaya. Bahkan biomassa mati menampung beberapa jamur yang dapat menjebak ion logam dalam larutan air. Ini karena komposisi dinding sel khusus mereka. Banyak industri fermentasi menghasilkan biomassa jamur pada produk sampingan yang tidak diinginkan , yang dapat digunakan untuk tujuan ini.
Biomassa jamur Rhizopus arrhizus dapat menyerap 30-130 mg kadmium/gm biomassa kering. Jamur memiliki ion di dinding selnya seperti gugus amina, karboksil dan hidroksil. 1,5 kg bubuk miselium dapat digunakan untuk memulihkan logam dari 1 ton air yang diisi dengan 5 gram kadmium.
‘Algasorb’, produk yang dipatenkan oleh Bio-recovery Systems Company, menyerap ion logam berat dari air limbah atau air tanah dengan cara yang sama. Menjebak ganggang mati dalam bahan polimer silika gel menghasilkan Algasorb. Ini melindungi sel alga agar tidak dihancurkan oleh mikroorganisme lain. Algasorb berfungsi dengan cara yang sama seperti resin penukar ion komersial, dan logam berat dapat dihilangkan pada saturasi.
Mengontrol polusi pada sumbernya sendiri merupakan pendekatan yang sangat efektif menuju lingkungan yang lebih bersih. Logam berat seperti merkuri, kadmium, dan timbal sering hadir sebagai polutan dalam air limbah industri modern. Efek merkuri sebagai polutan telah dikenal cukup lama.
Logam-logam ini dapat diakumulasikan oleh beberapa ganggang dan bakteri, dan dengan demikian dihilangkan dari lingkungan. Misalnya, ‘Pseudomonas aeruginosa’ dapat mengakumulasi uranium dan ‘Thiobacillus’ dapat mengakumulasi perak. Beberapa perusahaan di AS menjual campuran mikroba dan enzim untuk membersihkan limbah kimia termasuk minyak, deterjen, limbah pabrik kertas, dan pestisida.
Akhir-akhir ini, tanaman juga digunakan untuk membersihkan situs yang dipenuhi logam. Tanaman ini menyerap logam dalam vakuola mereka. Proses ini disebut sebagai Fitoremediasi. Logam dapat dipulihkan dengan membakar tanaman. Praktik menanam pohon seperti ini di dekat pabrik industri yang melepaskan logam berat ke lingkungan terbukti sangat efektif.
Biosensor:
Biosensor adalah perangkat biofisik yang dapat mendeteksi dan mengukur jumlah zat tertentu di berbagai lingkungan. Biosensor termasuk enzim, antibodi dan bahkan mikroorganisme, dan ini dapat digunakan untuk tujuan penelitian klinis, imunologi, genetik dan lainnya.
Probe biosensor digunakan untuk mendeteksi dan memantau polutan di lingkungan. Biosensor ini bersifat non-destruktif, dan dapat menggunakan seluruh sel atau molekul tertentu seperti enzim sebagai biomimetik untuk deteksi. Keunggulan lainnya termasuk analisis cepat, spesifisitas, dan reproduktifitas yang akurat.
Biosensor dapat dibuat dengan menghubungkan satu gen dengan gen lainnya. Misalnya, gen resistensi merkuri (mer) atau gen degradasi toluena (tol) dapat dikaitkan dengan gen yang mengkode protein yang menunjukkan bioluminesensi dalam sel bakteri hidup.
Sel biosensor, bila digunakan dalam a. situs tertentu yang tercemar, dapat memberi sinyal dengan memancarkan cahaya – yang menunjukkan bahwa kadar merkuri anorganik atau toluena yang rendah terdapat di lokasi yang tercemar. Ini dapat diukur lebih lanjut dengan menggunakan fluorimeter serat optik.
Biosensor juga dapat dibuat dengan menggunakan enzim, asam nukleat, antibodi atau molekul reporter lain yang melekat pada membran sintetik sebagai pendeteksi molekul. Antibodi khusus untuk kontaminan lingkungan tertentu dapat digabungkan dengan perubahan fluoresensi sehingga dapat meningkatkan sensitivitas deteksi.
Di India, Central Electrochemical Research Institute di Karaikudi telah mengembangkan biosensor glukosa berdasarkan enzim oksidase glukosa. Enzim ini diimobilisasi pada permukaan elektroda yang bertindak sebagai elektro-katalis untuk oksidasi glukosa. Biosensor pada gilirannya memberikan sinyal listrik yang dapat direproduksi untuk konsentrasi glukosa serendah 0,15 mm (milimolar), dan bekerja selama beberapa minggu tanpa degradasi enzim yang nyata.
Aplikasi serupa lainnya dari biosensor adalah ‘Bio-monitoring’, yang dapat didefinisikan sebagai pengukuran dan penilaian bahan kimia beracun atau metabolitnya dalam jaringan, kotoran atau kombinasi terkait lainnya. Ini melibatkan penyerapan, distribusi, biotransformasi, akumulasi dan penghilangan bahan kimia beracun. Ini membantu meminimalkan risiko pekerja industri yang secara langsung terpapar bahan kimia beracun.
Biodegradasi Senyawa Xenobiotik:
Xenobiotik adalah senyawa buatan manusia asal baru-baru ini. Ini termasuk zat warna, pelarut, nitrotoluene, benzopyrene, polystyrene, minyak peledak, pestisida dan surfaktan. Karena ini adalah zat yang tidak alami, mikroba yang ada di lingkungan tidak memiliki mekanisme spesifik untuk degradasinya.
Oleh karena itu, mereka cenderung bertahan dalam ekosistem selama bertahun-tahun. Degradasi senyawa xenobiotik tergantung pada stabilitas, ukuran dan volatilitas molekul, dan lingkungan di mana molekul berada (seperti pH, kerentanan terhadap cahaya, pelapukan dll). Alat bioteknologi dapat digunakan untuk memahami sifat molekulernya, dan membantu merancang mekanisme yang sesuai untuk menyerang senyawa ini.
Serangga Pemakan Minyak:
Tumpahan minyak yang tidak disengaja menimbulkan ancaman besar bagi lingkungan laut. Tumpahan tersebut memiliki dampak langsung pada organisme laut. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan kini telah mengembangkan organisme hidup untuk membersihkan tumpahan minyak. Mikroorganisme pemakan minyak yang paling umum adalah bakteri dan jamur.
Dr Anand Chakrabarty, seorang ilmuwan terkemuka asal India yang berbasis di AS, telah berhasil menciptakan bentuk bakteri yang dapat mendegradasi minyak menjadi hidrokarbon individu. Bakteri ini termasuk Pseudomonas aureginos’, dimana gen untuk degradasi minyak telah dimasukkan ke dalam Pseudomonas.
Setelah minyak benar-benar dihilangkan dari permukaan, serangga pemakan minyak yang direkayasa ini akhirnya mati, karena tidak dapat lagi mendukung pertumbuhannya. Dr Chakrabarty adalah ilmuwan pertama yang mendapatkan paten untuk organisme hidup semacam itu.
Spesies Penicillium juga telah ditemukan memiliki fitur pendegradasi minyak, tetapi efeknya membutuhkan waktu lebih lama daripada bakteri hasil rekayasa genetika. Banyak mikroorganisme lain seperti bakteri Alcanivorax juga mampu mendegradasi produk minyak bumi.
Bug Desainer:
Lebih dari seratus ribu (satu lakh) senyawa kimia berbeda diproduksi di dunia setiap tahun. Sementara beberapa bahan kimia ini dapat terurai secara hayati, yang lain seperti senyawa terklorinasi tahan terhadap degradasi mikroba.
Untuk mengatasi Polychlorinated Biphenyls (PCBs), para ilmuwan sekarang telah mengisolasi sejumlah gen bakteri pendegradasi PCB (Pseudomonas pseudoalkali) KF 707. Seluruh kelas gen, yang disebut sebagai enzim pembuat bph, juga telah diisolasi. Enzim ini bertanggung jawab atas degradasi PCB.
Bakteri hasil rekayasa genetika lainnya juga menurunkan kadar senyawa terklorinasi yang berbeda. Misalnya, strain bakteri anaerob Desulfitlobacterium sp. Y51 mendeklorinasi PCE (Poly chloroethylene) menjadi cw-12-dichloroethylene (cDCE), pada konsentrasi mulai dari 01 – 160 ppm.
Ilmuwan Jepang telah menemukan teknologi yang disebut ‘Pengocokan DNA’, yang melibatkan pencampuran DNA dari dua jenis bakteri pendegradasi PCB yang berbeda. Ini menghasilkan pembentukan gen bph chimeric, yang menghasilkan enzim yang mampu mendegradasi sejumlah besar PCB. Gen-gen ini selanjutnya diperkenalkan dalam kromosom bakteri pendegradasi PCB asli, dan strain hibrida yang diperoleh adalah agen pendegradasi yang sangat efektif.
Gen juga telah diisolasi dari bakteri yang resisten terhadap merkuri yang disebut gen mer. Gen mer ini bertanggung jawab atas degradasi total senyawa merkuri organik. Gen bph dan gen tod untuk bakteri pendegradasi toluena (pseudomonas putida Fl) telah menunjukkan organisasi gen yang serupa. Kedua kode gen ini untuk enzim yang menunjukkan kesamaan enam puluh persen. Dengan menukar subunit enzim, dimungkinkan untuk membuat enzim hibrid. Salah satu enzim hibrid yang dibuat adalah hibrid deoksigenase yang terdiri dari TodCl – Bph A2 – Bph A3 – Bph A4.
Hal ini diungkapkan pada E.coli. Diamati bahwa deoksigenase hibrid ini mampu mendegradasi lebih cepat untuk senyawa berbasis Trichloroethylene (TCE). Gen todCl dari bakteri pendegradasi toluena telah berhasil diintroduksi, pada kromosom strain bakteri KF707. Strain ini kemudian menghasilkan degradasi TCE yang efisien. Strain KF707 ini juga dapat ditanam pada toluena atau benzena dll.
Biomining:
Di antara industri tertua di dunia, pertambangan merupakan sumber pencemaran lingkungan dengan tingkat yang mengkhawatirkan. Bioteknologi modern saat ini digunakan untuk memperbaiki lingkungan di sekitar area pertambangan melalui berbagai mikroorganisme. Misalnya, bakteri Thiobacillus ferooxidans telah digunakan untuk mengeluarkan tembaga dari tailing tambang. Ini juga membantu dalam meningkatkan pemulihan.
Bakteri ini secara alami terdapat pada bahan yang mengandung belerang tertentu, dan dapat digunakan untuk mengoksidasi senyawa anorganik seperti mineral tembaga sulfida. Proses ini melepaskan larutan asam dan pengoksidasi ion besi yang dapat membersihkan logam dari bijih mentah. Bakteri ini mengunyah bijih dan melepaskan tembaga yang selanjutnya dapat dikumpulkan. Metode bio-pemrosesan seperti itu menyumbang hampir seperempat dari total produksi tembaga di seluruh dunia. Bio-processing juga digunakan untuk mengekstraksi logam seperti emas dari bijih emas sulfida berkadar sangat rendah.
Bioteknologi juga menawarkan sarana untuk meningkatkan efisiensi penambangan bio, dengan mengembangkan strain bakteri yang tahan terhadap temporer tinggi. Ini membantu bakteri ini bertahan dari bio-pemrosesan yang menghasilkan banyak panas.
Pilihan lainnya adalah merekayasa galur bakteri secara genetik yang tahan terhadap logam berat seperti merkuri, kadmium, dan arsenik. Jika gen yang melindungi mikroba ini dari logam berat dikloning dan dipindahkan ke galur yang rentan, efisiensi penambangan bio dapat ditingkatkan berlipat ganda.
Pengendalian pencemaran:
Dengan bantuan bioteknologi modern, biokatalis alami dapat digunakan untuk mendetoksifikasi bahan kimia berbahaya yang dilepaskan ke lingkungan. Biokatalis semacam itu telah membantu menyingkirkan senyawa karsinogenik seperti metilen klorida dari limbah industri.
Bakteri khusus ini terpapar limbah dalam bioreaktor, di mana bakteri mengkonsumsi bahan kimia berbahaya dan mengubahnya menjadi air, karbon dioksida, dan garam, sehingga menghancurkan senyawa kimia sepenuhnya. Spesies bakteri Geobacter metallireducens juga digunakan untuk menghilangkan uranium dari air drainase dalam operasi pertambangan, dan dari air tanah yang terkontaminasi.
Isolasi dan karakterisasi selanjutnya dari berbagai gen penting akan membantu dalam mengembangkan strain yang dapat mendegradasi berbagai polutan. Menggunakan manipulasi molekuler juga dapat membantu menyesuaikan bakteri untuk menggunakannya untuk menghilangkan racun tertentu.
Mengobati Limbah Industri:
Limbah dari Industri Pulp:
Limbah dari industri kertas dan pulp mengandung selulosa dan lignoselulosa tingkat tinggi, yang menimbulkan masalah penanganan yang masif. Selulosa sangat tahan terhadap pemecahan enzim, dan menjadi tahan terhadap serangan kimiawi dan enzimatik ketika berikatan dengan lignin. Karena lignin dan karbohidrat saling terkait dalam kayu, menjadi sulit untuk menghilangkan lignin pulp.
Para peneliti sekarang telah mengembangkan pemutihan pulp enzimatik, yang mencegah pembentukan limbah pemutih dengan menghilangkan atau mengurangi konsumsi klorin. Ini juga mengurangi air dalam pembuatan pulp dan pemutihan. Proses ini melibatkan penggunaan organisme penghasil xilanase Bacillus stearthermophilus, yang diisolasi dari tanah.
Mikroorganisme biasanya menghasilkan xilanase bersama dengan polimer lain seperti selulase dan hemiselulosa. Teknologi DNA rekombinan sekarang digunakan untuk mengekspresikan hanya gen xilanase pada inang non-selulolitik. Xilanase bebas selulase pertama dilaporkan dari actinomycete Chainia dari padang pasir Rajasthan.
Berbagai xilanase lainnya kemudian dilaporkan. Xilanase banyak digunakan karena stabilitas suhunya yang tinggi dan optimum basa yang tinggi. Properti ini membantu mengikatnya dengan kuat ke substrat. Xilanase alkalin telah dilaporkan dari Bacillus stearthermophilus, yang aktif pada pH 9, dan 65°C. Ini telah diuji untuk pemutihan pulp kayu dengan hasil yang menjanjikan.
Limbah lain dari proses pulping kayu adalah limbah cair sulfit, yang mengandung ligno-sulfat (60%), gula (36%) dan campuran senyawa organik lainnya. Ini dapat diobati dengan ragi (Candida albicans), yang memfermentasi gula, menghasilkan hampir satu ton ragi untuk setiap dua ton gula dalam minuman keras.
Limbah dari Industri Susu:
Cairan whey adalah produk sampingan yang substansial dalam pembuatan keju. Whey tertinggal setelah dadih dipisahkan, dan untuk setiap satu kg keju yang dihasilkan, dihasilkan sebanyak sembilan liter cairan (whey) ini.
Meskipun whey mengandung nutrisi yang berharga, penggunaannya terbatas pada pakan ternak dan beberapa makanan olahan seperti es krim. Dengan produksi whey dunia mendekati lima juta ton per tahun, masalah pembuangan limbah yang sangat besar mulai menghantui industri susu.
Ketika dibuang ke sistem pembuangan limbah kota akan menghasilkan kebutuhan oksigen biologis (BOD) yang sangat besar. Cairan ini memiliki kandungan laktosa hingga 4-5%, yang dimetabolisme dengan buruk oleh sebagian besar organisme yang digunakan dalam fermentasi komersial. Lebih buruk lagi, whey diencerkan (92% air), dan melibatkan biaya pengumpulan yang tinggi.
Pembuangan whey kini ditangani dengan berbagai pendekatan bioteknologi. Ini termasuk:
- Mengobati whey dengan jenis mikroba dan nutrisi yang tepat,
- Fermentasi langsung laktosa menjadi etanol,
- Menggunakan ragi seperti ‘Kluyvewmyces fraglis’ dan ‘Candida intermedi’,
- Hidrolisis laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. (Fermentasi menghasilkan sirup manis, yang digunakan dalam industri makanan).
Limbah dari Industri Pewarna :
Industri tekstil dan zat warna menghasilkan sejumlah zat warna dan pigmen, yang dilepaskan ke lingkungan melalui aliran limbah. Meskipun sebagian besar pewarna tidak beracun atau karsinogenik bagi ikan atau mamalia, beberapa di antaranya menimbulkan bahaya serius.
Metode kimiawi untuk pengolahan limbah berwarna telah terbukti berhasil, sementara penghilangan pewarna dan pigmen oleh mikroba masih sangat terbatas. Mikroorganisme telah ditemukan untuk mendegradasi pewarna hanya setelah beradaptasi dengan konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada yang biasanya ditemukan di aliran yang berbeda.
Penggosokan biologis:
Pembuangan gas beracun dan berbau berbahaya merupakan masalah lingkungan yang serius. Senyawa belerang tereduksi (tiosulfat, hidrogen sulfida) dihasilkan dari berbagai proses industri dalam industri fotografi dan pulp, penyulingan minyak, dan pemurnian gas alam. Senyawa ini merupakan produk sampingan dari pencernaan anaerobik limbah hewan dengan kandungan organik yang tinggi. Sebagian besar senyawa sulfur tereduksi anorganik dapat digunakan baik secara aerobik maupun anaerobik.
Pestisida:
Sebagian besar pestisida dan pupuk kimia yang digunakan secara komersial terbukti berbahaya di luar tingkat ambang batas tertentu. Bahan kimia ini, ketika terdegradasi oleh mikroorganisme atau sinar ultraviolet, melepaskan polutan ke lingkungan. Alat bioteknologi dapat membantu dalam situasi seperti itu.
Pengendalian Gulma:
Herbisida baru telah dikembangkan, yang selektif terhadap target dan tidak berbahaya bagi organisme non-target. Tanaman tahan herbisida rekayasa genetika juga telah dikembangkan di sejumlah tanaman, yang akan membantu dalam penggunaan herbisida ramah lingkungan. Tanaman tahan serangga hasil rekayasa genetika juga telah berhasil dikembangkan pada spesies tanaman tertentu, sehingga menyarankan penggunaan pestisida secara terbatas di masa depan.
Pengendalian Hama dan Bio-pestisida:
Pestisida bakteri kini disintesis dengan cara mentransfer gen bakteri (Bacillus thrungiensis) Bt ke tanaman. Gen ini mengkodekan protein, yang ketika dicerna oleh serangga yang memberi makan, menghasilkan pelarutan saluran pencernaan serangga (usus tengah) dan melepaskan protoksin. Hal ini menyebabkan gangguan keseimbangan dan akhirnya membunuh serangga.
‘Pestisida biologis’ ini sedang dikembangkan untuk menargetkan hama serangga (cacing bola dan cacing pucuk) dengan mentransfer gen Bt ke dalam bakteri tanah (spesies Pesudomonas). Beberapa perusahaan Amerika terlibat dalam pengembangan dan pemasaran pestisida biologis dan menghasilkan bakteri hidup hasil rekayasa genetika untuk melapisi benih sebelum ditanam. Mycogen membunuh bakteri rekombinan dan menerapkannya pada daun tanaman. Kedua pendekatan ini melindungi toksin dari degradasi oleh mikroorganisme dan sinar ultra violet bila diterapkan pada tanaman budidaya.
Pestisida Virus:
Pestisida virus aman bagi lingkungan dan memiliki risiko toksisitas yang lebih rendah. Pestisida ini juga dapat digunakan untuk melawan jenis hama yang telah menjadi resisten terhadap pestisida kimia. Sejumlah virus entomopatogen (virus yang menginfeksi serangga) telah digunakan sebagai pestisida yang aman dan efektif. Virus ini membunuh spesies hama tertentu dan tidak memiliki efek buruk pada serangga penyerbuk yang berguna, serangga yang menghasilkan produk yang bermanfaat, parasit atau predator. Mereka aman bahkan dalam operasi penyemprotan skala panjang.
Restorasi Daerah Gundul:
Meningkatnya aktivitas manusia telah menciptakan malapetaka di ekosistem Bumi yang sebenarnya seimbang. Lebih dari separuh luas daratan dunia kini terancam oleh masalah salinitas, keasaman, dan toksisitas logam. Alat bioteknologi sedang digunakan untuk memulihkan ekosistem yang terdegradasi. Beberapa metode berdasarkan bioteknologi tanaman termasuk reboisasi, yang melibatkan perbanyakan mikro dan penggunaan mikoriza.
Perbanyakan mikro telah menghasilkan peningkatan tutupan tanaman, yang pada gilirannya membantu mencegah erosi dan juga menambah stabilitas iklim. Spesies tanaman tertentu telah ditanam di daerah yang lebih rentan terhadap penggundulan.
Misalnya, berbagai spesies tanaman Casuraina telah ditanam di tanah yang kekurangan nitrogen, yang akan meningkatkan kesuburan tanah dan meningkatkan produksi kayu bakar. Beberapa jenis tumbuhan yang dapat tumbuh di tanah bergaram tinggi juga dapat ditanam di daerah tersebut. Spesies ini termasuk Prosopis spiagera, Butea monosperma dan Terminalia bellerica.
Keanekaragaman Hayati dan Konservasi:
Aktivitas manusia juga terbukti menghancurkan keanekaragaman spesies, dan kepunahan spesies yang disebabkan oleh manusia telah meningkat dengan kecepatan eksponensial. Kebutuhan untuk memperluas populasi dengan distribusi kekayaan yang tidak merata selalu mengakibatkan penggunaan sumber daya yang ada secara tidak berkelanjutan dan eksploitatif. Salah satu perhatian utama saat ini adalah pelestarian flora dan fauna yang ada (tanaman, hewan, dan mikroba).
Aplikasi bioteknologi telah membuka metode baru dan lebih baik dalam melestarikan sumber daya genetik tanaman dan hewan, dan telah mempercepat evaluasi pengumpulan plasma nutfah untuk sifat-sifat tertentu. Pemeliharaan basis genetik yang luas, yang merupakan elemen penting keanekaragaman hayati, sangat penting untuk masa depan bioteknologi dan pemanfaatan berkelanjutan sumber daya hayati. Teknologi baru dapat meningkatkan nilai keanekaragaman hayati dunia jika memungkinkan peningkatan penggunaan keanekaragaman genetik dari spesies liar dan peliharaan.
Kultur jaringan tanaman telah dianggap sebagai teknologi kunci untuk meningkatkan kemampuan produksi banyak tanaman dari varietas terpilih, sehingga dapat memperbaiki dan meningkatkan produksinya dan mencegahnya dari kepunahan.
Namun, sifat yang melekat pada spesies tanaman sedemikian rupa sehingga sebagian besar sumber daya genetik tanaman dilestarikan secara ex situ (di luar habitat aslinya). Sangat sedikit metode pengawetan ex situ yang dapat membedakan bagian tumbuhan yang akan dilestarikan (seluruh organ, biji, jaringan atau materi genetik). Tetapi perangkat bioteknologi yang lebih baru dapat membantu mengawetkan benih sebagai metode konservasi ex situ yang disukai. Di sini kita harus mengatasi masalah dormansi.
Cara lain yang berhasil melestarikan keanekaragaman hayati adalah konservasi plasma nutfah dengan kriopreservasi (pembekuan jaringan dalam nitrogen cair pada suhu -196° C). Prinsip dasarnya di sini adalah menghentikan aktivitas metabolisme sepenuhnya sambil menjaga jaringan tetap hidup (dalam bentuk pasif).
Alat bioteknologi dengan demikian telah membuka jalan untuk memulihkan dan melestarikan keanekaragaman hayati kita dengan cara multidimensi. Alat-alat ini pasti akan menjadi jawaban akhir untuk tantangan lingkungan yang semakin menipis.
Pupuk hayati:
Ini juga telah digunakan untuk mengurangi biaya aplikasi pupuk dan untuk mengurangi bahaya lingkungan yang disebabkan oleh pupuk kimia. Baru-baru ini tanaman laut (rumput laut) telah digunakan sebagai pupuk hayati. Mereka terbukti sangat menggembirakan dan dengan demikian mengurangi beban penggunaan pupuk kimia.
