1

Milieu biotechnologie

Prof. Dr. ir. J. Swings

Milieu biotechnologie

• Inleiding milieuproblematiek

• Biologische bestrijding

• Bioremediering

• Microbiele omzettingen

2

Deel 1.

Algemene ecologie

en

milieuproblematiek

Milieu biotechnologie

• Aard van de problematiek• De levensonderhoudende omgeving• Organisatieniveau’s• Ecosystemen• Energie• Cycli van materialen• Populatie• Ontwikkeling en opeenvolging van biotische

gemeenschappen

3

Inleiding: welke problemen?

• Overbevolking• Vervuiling van water, land en lucht• Persistente giftige stoffen• Voedselproductie• Nieuwe energiebronnen• Natuurbescherming• Uitputting van de natuurlijke rijkdommen• Natuurrampen• “propere” productie

Wat is de aard van de omgevingsproblematiek• Wij gebruiken energie op een inefficiënte wijze:

uitputting van energiebronnen, zure regen, CO2, S en N oxiden, olievervuiling, thermische pollutie.

• Water wordt vervuilt én verspilt: waterspiegels dalen overal

• Toxische stoffen in H2O, bodem en lucht bedreigen de volksgezondheid illegale storten, dioxinen

• Natuurlijke rijkdommen zijn bedreigd (vb. regenwoud): verlies van species

• Misbruik van land: desertifikatie en verlies van topbodem

4

Wat is de aard van de omgevingsproblematiek• Veranderen globale ecosystemen en destabiliseren ze:

kontaminatie, zure regen, CO2, ozonvermindering• Er zijn meer mensen dan onze ecologische, sociale,

economische en landbouwsystemen aankunnen• Onze lelijke directe omgeving• Groeiende kloof tussen rijk en arm: de arme wil ook rijk

worden• Sommige vormen van deterioratie van de omgeving is

irreversiebel: landbouwgrond wordt gebruikt voor urbanisatie, tropisch regenwoud wordt gerooid

• Omgevingsproblemen zijn het gevolg van wat de mens doet, en het aantal mensen die dat doen: meeste problemen t.g.v. technologie dan van overpopulatie

Wat is de aard van de omgevingsproblematiek• Sociale kostprijs bepalen van de deterioratie van

de omgeving is moeilijk: wat is de waarde van de funktie van een ecosysteem?

• Inertia is een deel van het probleem: hoe nieuwe gedragingen stimuleren en oude verlaten? Vb: auto

• De mens is een deel van de natuur• De natuur weet het niet altijd beter• We hebben het moeilijk met globaal denken op

lange termijn: meestal doen we aan crisisbeheer• Omgevingsproblematiek is ingewikkeld en heeft

geen perfecte oplossing: vele problemen kunnen verminderd, niet geëlimineerd worden

5

Wat is de aard van de omgevingsproblematiek

• Er is geen uiteindelijke technische oplossing: er is nood aan veranderde waarden en attitudes

• “Experten” zijn niet geliefd door de gewone mens vb. roken

6

Hoe verder?

• We moeten systemen bedenken om opkomende en bestaande technologieën te evalueren: de mogelijkheden om de omgeving te veranderen groeien vlugger dan ons begrip van de omgeving

• Nieuwe technologieën moeten ecologisch “clean”zijn

• Nood aan duurzame (sustainable) ontwikkeling, landbouw, economie

• Er is een nood aan multidisciplinaire omgevingswetenschappers

Hoe verder?

• De wereldbevolking mag niet blijven groeien• De bescherming van kritische natuurgebieden

moet nu beginnen: tropisch regenwoud, koraalriffen

• Duurzame energievoorziening• Strategiën bedenken om de bronnen van vervuiling

te beperken: bv. Verpakking• Hergebruik en recycling moet een levenstijl

worden• Milieukosten moeten een deel van de totale

produktiekost worden

7

Duurzame ontwikkeling (sustainability)

In een duurzame maatschappij kunnen alle menselijke activiteiten blijvend plaatsvinden binnen de grenzen die in de omgeving vastliggen, door de mogelijkheid om voedsel te verschaffen en afval te assimileren. Ze hypotheceert niet het leven van andere species en van de mens in de toekomst.

Duurzame ontwikkeling (sustainability)

Ethische principes:1. Alle leven hangt af van een gezond goed

functionerend ecosysteem. Planet care is self-care.

2. De aarde heeft een beperkte reserve aan grondstoffen die gedeeld moeten worden met alle levende wezens.

3. De mens is een deel van de natuur, onderworpen aan haar wetten.

4. Het succes van de mens is alleen mogelijk in samenwerking met de natuur, door inspanning in het web van het leven i.p.v. door dominantie & controle

8

Duurzame ontwikkeling (sustainability)

Operationele principes:1. Conservering: gebruik alleen wat je nodig hebt2. Recycling: hergebruik van materialen3. Herbruikbare grondstoffen en energie4. Restoratie van natuurlijke systemen5. Bevolkingscontrole door stabilisering of

vermindering van de wereldbevolking6. Aanpasbaarheid

veranderingen

WetTechnologischBusinessIndividuen: “there are no passengerson spaceship earth, we are all crew”

Hoofdstuk 1.

De levensonderhoudende omgeving

9

Landgebruik in oppervlakte

12%70%NatuurBos

66%24%AkkersRecreatiegebieden

22%6%StedenIndustrieBebouwing

VlaanderenVS

10

11

12

Direction of flow

13

Hoofdstuk 2.

Organisatieniveau’s

Ecologie

is een holistische studie over

• Hierarchische organisatie

• Functionele integratie

• Homeostasis

14

Hierarchische organisatie van de biosfeer

BiosfeerBiogeografische regioBioomLandschapEcosysteemGemeenschapPopulatie (species)Organisme

15

Hoofdstuk 3.

Het ecosysteem

16

De basisfuncties die een ecosysteem

operationeel houden zijn de

• Energieflow

• materiaalcyclus

17

GAIA hypothesis

• Biological removal of CO2

(= negative feedback)

• Lowering temperature

18

Hoofdstuk 4.

Energie

19

20

Zon

1

Plant

102

Herbivoor

103

Predatoren

104 105

Conc zonnecal / cal

106 104 103 102 10

21

22

23

Hoofdstuk 5.

Materiaalcycli en fysische condities

van het bestaan

24

Hoofdstuk 6.

Populatie ecologie

25

26

27

28

Hoofdstuk 7.

Ontwikkeling en evolutie van

biotische gemeenschappen

29

30

Hoofdstuk 8.

Belangrijkste ecosysteem typen van

de wereld

• Oceanen• Estuarium en zeekust• Stromen en rivieren• Meren• Moerassen• Terrestrische biomen• Woestijnen• Toendra• Grasland• Wouden en bossen

31

Hoofdstuk 9.

Epiloog

32