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| 利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水 | |||
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维护环境、维护生态平衡以提高土壤、水域和大气的环境质量。人类生存所面临的重大任务。随着工农业生产的发展和人民对生活环境质量要求的提高，发明一个适宜人类生存繁衍、并能生产平安食品的良好环境。对于进入环境的日益增多的有机废水污物和人工合成有毒化合物等所引起的污染问题，越来越受到关注。而微生物是这些有机废水污物和合成有毒化合物的强有力的分解者和转化者，起着环境“清道夫”作用。环境维护方面可利用微生物的地方甚多，例如可以利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；利用微生物生产可生物降解塑料替代目前正在大规模使用的非生物降解塑料以减少环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水，进行污染土壤的微生物修复等。
尤其是抗生素。自从遗传工程开创以来，进一步扩大了微生物代谢产物的范围和品种，使昔日只由动物才干发生的胰岛素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产。与人类生殖、避孕等密切相关的甾体激素类药物也早已从化工生产方式转向生物转化（biotransform或bioconv生产方式。此外，一大批与人类健康、短命有关的生物制品，例如疫苗、菌苗和类毒素等均是微生物的产品。进入21世纪，微生物发酵产业将呈现全新的局面,而防治这类疾病的主要手段又是各种微生物发生的药物。微生物与人类健康有着密切的关系。首先是因为各种污染病构成了人类的主要疾病。除了更广泛地利用和挖掘不同生境 包括极端环境)自然资源微生物外，基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌，生产外源基因表达的产物，特别是药物的生产将出现前所未有的新局面。结合基因组学在药物设计上的新策略，将出现以核酸为靶标的新药物的大量生产，微生物制药工业的生产水平将进一步提高。新世纪人类将完全征服癌症、艾滋病以及其他特殊的疾病，为人类的生存、健康和可继续发展作出更大贡献。
科学的进步、工业化的发展促进了世界社会和经济的发展。尤其是20世纪60年代以来进行了空前规模的全球资源开发，发明了空前的社会繁荣。但是人类的生产活动。加上工业废弃物的任意排放和人口的急剧增长，使人类又深深地陷入了历史上前所未有的全球资源生态环境问题的困境之中。当今人类社会面临人口膨胀、粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态平衡破坏、生物物种大量消亡等主要问题和挑战，可继续发展已成为全球的呼声。要解决人类生存和发展面临的主要问题，实现可持续发展，很大水平上要依靠生物科学和技术，包括工业微生物学来解决。
粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。而且与食品平安和品质改善密切相关。农业是人类赖以的最重要的客观基础。微生物不只与农业生产密切相关。
首先。土壤中有机质尤其是腐植质的形成和转化、土壤团聚结构的形成、土壤中岩石矿物变为可溶性的植物可吸收态无机化合物等等过程都与微生物的生命活动相关：由于微生物的活动，土壤的形成及其形成其肥力的提高有赖于微生物的作用。土壤中含氮物质的最初来源是微生物的固氮作用。土壤中含氮物质的积累、转化和损失。使得土壤具有生物活性性能，推动着自然界中最重要的物质循环，并改善着土壤的持水、透气、供肥、保肥和冷热的调节能力，有助于农业生产。微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）等方面，都可大显身手。
其次。易造成环境和食品污染的化学农药、化学化肥愈来愈不受欢迎，随着人类对环境和食品平安质量的要求愈来愈高。绿色农业或有机农业、绿色食品的呼声愈来愈高。而绿色农业或有机农业、绿色食品离不开微生物的作用。农业生产过程中，农作物的防病、防虫害也与微生物的生理活动密切相关。植物的许多病原就是各类微生物，而反过来也可以利用某些微生物来防治农作物的某些病虫危害。有机肥的积制过程实际上就是通过微生物的生命活动，把有机物质改造为腐殖质肥料的过程。有机和无机肥料施人土壤后，只有一局部可被植物直接吸收，其余局部都要经过微生物的分解、转化、吸收、固化，然后才干逐渐并较长时间地供给植物吸收利用。
另外。实际上很多是利用有益的微生物作用或是抑制有害微生物的危害的技术。农产品的加工、贮藏。
当前。如将自然界蕴藏量极其丰富的木质纤维素（如玉米芯、秸秆）等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。这些产品除了激进的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，化石资源和能源日益枯竭问题正在严重地困扰着世界各国。而微生物能将地球上永无枯竭之虞的生物质资源逐步成为替代石油、煤炭等的工业原料。还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、23-丁二醇、γ-亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB等等。由于微生物发酵具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用，例如细菌沥滤技术，就可把临时以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不时溶解和提取出来，变成新的重要资源；利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源—生物量”biomass转化成甲烷，这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意义的措施。
微生物在能源生产上有其独特的优势。国年产植物秸秆多达56亿吨，微生物代谢工程在解决能源问题上将发挥重要作用。据估计。如将其中的10％进行水解和发酵，就可生产燃料酒精700800万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。例如，美国和澳大利亚科学家将大肠杆菌中利用5碳糖（木糖和阿拉伯糖）途径导入运动发酵单胞菌（Zymomonamobili中，实现了不同糖代谢途径的重组，使工程菌利用木屑水解液（主要成分为木糖）生产乙醇；再如最近发现能直接分解纤维素和半纤维素发生乙醇的热纤梭状芽孢杆菌（Clostridiumthermocellum还可以利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”氢气。例如，2000年日本科学家利用乡村有机废弃物，如豆腐渣、米糠和麦麸等，以经富集培养的厌氧产氢微生物为产氢菌，通过发酵胜利制取了氢气；2007年美国和荷兰的科学家进行了微生物燃料电池电助厌氧产氢工艺的研究，巧妙地结合了原电池和电解池的工作原理，利用环境中的微生物作为催化剂，通过电能的中间形式将碳水化合物等物质中的化学能转化为氢能，具有巨大的发展潜力。
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