Биологиялық әдіспен алу.

Жоспар:

1. Тыңайтқыш.

2. Жануарлар азығы.

1. Жануардан шыққан ең арзан, жоғары сапалы ақуызға деген қажеттілік үздіксіз өсуде, бұл қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін шақырылған ауыл шаруашылығындағы жұмысшылар саны азаюда. Бұл қайшылықтарды шешу үшін жерді пайдаланудың қарқынды тәсілдерін пайдалану қажет еді, сол кезде біз тыңайтқыш ретінде қолдануға болатын концентрленген қалдықтар алар едік. Бірақ соңғы 100 жылда тыңайтқыш ретінде мал шаруашылығы қалдықтарын қолдану масштабы азайды; олардың орнына фосфорлы және азотты тыңайтқыштар келді. Англияда ауылшаруашылық өнімдерінің (жалпы бағасының 40℅) маңызды бөлігін химиялық тыңайтқыштарды қолдану есебінен алады. Бірақ мұндай тыңайтқыштардың бағасы әр уақытта өсуде, және органикалық тыңайтқыш ретінде мал шаруашылығы қалдығын пайдалану үнемді болады.

Тыңайтқыш ретінде қалдықтардың қауіпсіздігі және оларды қолдану жолдары оның құрамымен анықталады. Сонымен қатар, көңді топыраққа енгізу алдында одан анаэробты ыдырату жолымен энергия алуға болады. Мұндай ыдырату нәтижесінде алынған тыңайтқыш бағасының өзгеруін анықтау қиын; осыған қарамастан, көңді өңдеу негізінде алынған тыңайтқыш бағасы арзан екені мәлім.

2. Англияда адамдар қызметі нәтижесінде жылына 25-109кг қалдық пайда болады. Интенсивті мал шаруашылығынан 180-109кг қалдық алынса, онда біз осы қалдықтарды өңдеуде көптеген тонна активті тұнба алуымыз мүмкін. Микроорганизмдердің қатысуымен болатын қалдықтарды өңдеу процесінде малға азық ретінде қолданылатын микробты ақуыз пайда болады, клеткалардың құрғақ массасының 30-40℅-ы бұл тазаланбаған ақуыз болады. Жануар азығы ақуызды экстракция жолымен зиянсыз, таза, үнемді болу керек. Сонымен қатар тұнбада басқа да бағалы биологиялық қосылыстар пайда болады, мысалы амин қышқылдар және витаминдер.

Ары қарай аминқышқылдар концентрациясы көрсетілген:

Ақуызды өнімде аминқышқылдар концентрациясы

Активті тұнбадан, аминқышқыл сынамасынан г/100г

Аспарагин қышқылы 2,86

Серии 1,4

Глутамин қышқылы 3,62

Пролин 1,28

Глицин 2,26

Аланин 2,95

Цистеин 0,25

Тирозин 0,72

Треонин 1,86

Валин 2,19

Метионин 0,25

Изолейцин 1,42

Фенилаланин 2,07

Гистидин 0,69

Лизин 1,68

Аргинин 1,59

Триптофан 1,5

Ұсынылатын әдебиет:

1. Экологическая биотехнология: пер с англ. /Под ред. К.Ф. Форстера,

Д.А. Дж. Вейза. – Л.: Химия, 1990. – 384с.

2. Биотехнология: принципы и применение / под ред. И. Хиггинса: пер с

англ. М.: Мир, 1988

3. Kelly D.P., Norris P.R., Brierley C.L. (1979). Microbiological methods for

the extraction and recovery of metals. In: Microbial Technology: Current

State Future Prospects (eds. Bull. A.T., Ellwood D.C. and Ratledge C),

Cambridge University Press, Cambridge.

№18 Дәріс. Өндіріс қалдықтарын биологиялық өңдеу.

Жоспар:

1. Өнеркәсіп қалдықтары.

2. Спецификалық микроорганизмдерді қолдану.

3. Сүт өнімдерінің қалдығы.

1. Өнеркәсіп қалдықтарын 1-шіден екі категорияға бөлуге болады:

1) биологиялық процестерде (тағам өнімдерін, сусындарды, ферментацияларды өндіруде) қолдануға негізделген өндіріс қалдықтары; 2) химиялық өнімдер қалдығы. Бірінші жағдайда қалдықтар көп құрамнан тұрады және тұрмыстық қоқыс жағдайында жасалынатындай, әдетте биологиялық қышқылдану жолымен өндіріледі. Бір жағынан бұндай әдіс экономикалық жағынан тиімсіз және қазіргі уақытта сұйылтылған ағынды сулар көлемінің азаю мүмкіндігі туралы немесе оларды трансформацияда (биомасаларды алуда немесе басқа құнды тағамдар алуда) немесе құнды қосылыстарын шығару жолында үнемсіз қолдану туралы сұрақтар кең көлемде қарастырылады.

Көптеген және әртүрлі химия өндірісінің саласында көп көлемде қалдық түзіледі, олардың көбі қиындықпен бұзылуға түседі және ұзақ уақытқа дейін қоршаған ортада сақталады. Сондықтан жай биологиялық өңдеудің алдында қалдықтарды міндетті түрде химиялық және физикалық тазартудан өткізу керек.

2. Спецификалық микроорганизмдерді қалдықтарды өңдеуде

ксенобиотиктерді ыдырату үшін қолдану, өндірісте кең қолданыс таппады, дегениен мұндай келулер перспективалы көрінеді.

Бұл болуы мүмкін: 1) in situ қалдықтарының жеке түрлерінің маманданған микроорганизмдер культурасымен немесе олардың бірлестіктерінің көмегімен деградациясы; 2) әдейі таңдап алынған культураларды қалдықтардың жай өңдеу системасына енгізу; 3) мұнай құйындыларын жою мен залансыздандыру; 4) металлдарды шығару; 5) иісі бар және улы газды қосылыстардың (меркаптандардың, күкірт сутегінің, цианидтің, хлор араласқан көмірсутектерінің және т.б.) биологиялық тазартуы; 6) қалдықтардан биомассаларды алу; 7) қалдықтардың метанға айналуы;

Адамдардың тағамдық химиялық өндірісті кең көлемде қолдануының нәтижесінде қоршаған ортаға ксенобиотиктердің көптеген түрлері түседі: пластмассалар (пластификаторлар), жарылғыш қауіпті заттар, қосындылар, полимерлер, бояғыштар, жеңіл активті заттар, пестицидтер мен органикалық қосылыстар – мұнай өнімдері. Тұрмыстық қоқысты өңдеуде кең қолданылатын жүйелермен активті немесе суаратын филтрлер қолданылады.

3. Өнеркәсіптік қалдықтарды биологиялық өңдеу әдісінің мысалдарында

қарастырайық: сүт, қағаз өндірісінде және бояу өндірісінде.

Сарысу ірімшік қайнатуда қосымша өнім болып табылады. Оның құрамы қолданылатын сүттің түріне және өндірілетін ірімшікке байланысты. Кепкен немесе концентрленген түрінде сарысу жануарларға жем ретінде қолданылады; бірақта оның жетіспеушілігі құрамында балансталмаған тағамдық заттар болып табылады; онда минералды заттардың және лактозаның концентрациясы өте жоғары. Ультрафильтрация жолымен сарысудан ақуыздарды шығару, тұндыру немесе бөліп алу көмегімен басқаға алмастыру тәсілі өңделген. Мұндай ақуыздан ферментерларды қолдана отырып ақуызды гидролизат алуға болады. Ақуыздарды шығарғаннан кейін лактозаның (35-30 г/л) жоғарғы концентрациясымен үлкен көлемде фильтраттар, минеральды заттар, дәрумендер мен сүт қышқылдары алынады, және болашақта оларды қолдануы туралы қиындық туады.

Егер сүтқышқылды бактерияның қатысуымен лактозаны сүт қышқылына айналдырсақ, онда біз ашытқылармен ашитын (мысалы, аралас культуралармен lactobacillus bulgaricus және Candida krusei) көміртегі көздерін аламыз. Лактозаның ашытқылармен Kluyveromyces fragilis немесе Candida intermedia тікелей ашуы мүмкін. Ұқсас ашудан кейін ортадан микроорганизмдерді бөлу міндетті емес, көлемін кішірейтіп және ақуызбен байтылған сарысуды алуға болады.

Сарысудан ақуызды өнімдер ғана емес, сондай-ақ ферментация жолымен химиялық өндіріске шикізат (мысалы, этанол) алуға да болады. Химиялық жолмен лактозаның гидролизінен ерітіндідегі глюкозаны жойып ферментация көмегімен галактозаны алуға болады. Альтернативті биологиялық жол ол – мутантты ашытқыларды, айырылған р-галактозидазаларды қолдану. Мұндай мутанттар лактозаның гидролизіне қабілетін сақтап және түзілген глюкозаны көміртегі көзі ретінде қолданады. Лактозаның гидролизі нәтижесінде фильтрат тәтті болады; мұндай гидролизді тәжірибелі құрылуларда иммобилденген (5-галактозидазалар) көмегімен жүзеге асырады. Гидролизденген фильтрат азық-түлік өндірісінде ғана қолданылмайды, сондай-ақ басқа мәселелерді шешуде де ферменттердің жетіспеушілігі кейбір жануарлар-тышқандар және адамда лактозаның тасымалданбауымен байланысты пайдалы болуы мүмкін. Сарысудан басқа да химиялық қосылыстар алады: лактозаны, лактулозаны, лактитол және лактобионды қышқылды.

Ұсынылатын әдебиет:

1. Экологическая биотехнология: пер с англ. /Под ред. К.Ф. Форстера,

Д.А. Дж. Вейза. – Л.: Химия, 1990. – 384с.

2. Биотехнология: принципы и применение / под ред. И. Хиггинса: пер с

англ. М.: Мир, 1988

3. Stafford D., A., 1982. Biological Treatment. Jf Organic Compounds and

Solvents. In: Safe Use of Solvents (eds. Collings A.J., Luxton S.G.), pp. 293-

304, Academic Press, London

№18 Дәріс. Целлюлозды-қағаз өндірісіндегі және бояулардағы өндіріс қалдықтарын өңдеу.

Жоспар: