Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

биотехнология кітап

.pdf
Скачиваний:
422
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
4.29 Mб
Скачать

жүретін қондырғы камерасының толықтай бітеу– герметикалы болуын талап етеді. Аталған қондырғыда биогаз түзілуі қарқынды түрде жүруі үшін, о ың температурасын 300С-тан төмендетпей ұстап тұру керек жəне қажетті мөлшерде минералды заттардың, мысалы, аммонийлы азоттың жеткізіліп тұруын қадағалау керек. Камераға түсетін органикалық заттар мейлінше ұсақталуы жəне құрамында метандық ыдырау бактериялары бар сұйықтық деміл араластырылып тұрылуы лəзім. Осы ыдырау үдерістері жүріп жатқан ортаның реакциясының бейтарап болуын қадағалаудың маңызы . зорӨйткені, кейбір кезеңдердің дұрыс жүргізілмеуі себепті, ортаның реакциясы қышқылға өтсе, онда метандық ыдырау үдерісінің баяулауына алып келуі мүмкін.

Биогаз өндіру үшін қажетті органикалық шикізат ретінде мал қиы немес əртүрлі өсімдік қалдықтары(жеміс түйнектері, арам шөптер, сабан, ағаш-тал жапырақтары, қамыс, күнбағыс қабықтары, жүгері собықтары жəне т.)б жəне тамақ өнеркəсібі, микробиология, ағаш өңдеу кəсіпорындары қалдықтарын атауға болады. Жоғарыда аталған шикізат көздері бірталай энергиялық потенциялына ие жəне əлі де олар толықтай игерілмей келеді.

Биогаз өндіруге лайықты шикізат ретінде мал қиының маңызы аса зор. Осы мақсатта оның энергиялық мүмкіндігі өте үлкен. Өйткені, өсімдіктерде күн сəулесінің əсері көмегімен жинақталған энергиялық , қорауылшаруашылығы малдарымен төменгі дəрежеде пайдаланылады. Мысалы, өсімдіктер құрамындағы қоректік заттар мал организмінде жүретін күрделі биохимиялық үдерістер нəтижесінде, ағзаға қажетті органикалық заттарға, сүтке, қанға, етке, теріге жəне т.б. трансформациялана бастайды. Мұнда, мал өнімдерін өндіруге өсімдік бойындағы энергияның тек қана16,4%-ы жұмсалса, 25,6% энергия қоры осы заттарды қортып-сіңіруіне кетеді екен. Өсімдік бойындағы энергия қорының қалған 58,0%-ы мал нəжісімен бірге сыртқа шығарылады. Сондықтан малшылар қауымында мал қиы (тезек) қызуы жақсы отын ретінде бағаланады. Бірақ та, мал

қиын тікелей жағып отын орнына

қолдану нəтижесінде, оның тыңайтқыш

ретіндегі маңызы жоғалады. Мал қиы құрамындағы азот, фосфор, калий сияқты

маңызды элементтер де оны ұзақ

уақыт сақтау барысында кеми бастай.

Сыртқа кеткен əлгі элементтер кейіннен ауаны, суды ластауы мүмкін. Ал биогаз

өндіру барысында қолданылған мал нəжістерінің сұйықтығы, органикалық

тыңайтқыш

ретінде

өз маңыздылығын

сақтап қалады. Жүргізілген зерттеулер

нəтижелері

биогаз

өндіруден қалған

мал нəжісі сұйықтығының тыңайтқы

ретіндегі тиімділігі, құрғақ мал қиларымен салыстырғанда, анағұрлым тиімді екендігін көрсеткен. Биогаз қондырғысынан өңделіп шыққан мал нəж сұйықтығын органикалық тыңайтқыш ретінде пайдаланса, өңделмеген құрғақ қиды пайдаланғанмен салыстырғанда бидай, арпа, қант қызылшасы, жертүйнек (картоп) сияқты дақылдардың өнімділігі35-40% жоғарылайтыны анықталған. Мұнда, биогаз өндіру барысында қолданылған шикізат құрамындағы қоректік заттар толықтай сақталады жəне олар күрделі органикалық заттардың ыдырауы нəтижесінде, өсімдіктер жақсы сіңіре алатын заттарға айналады. Метандық өңдеу барысында мал нəжісі құрамындағы органикалық заттардың30%-ға жуығы ыдырауға ұшырайды. Бұл үдерістің алғашқы кезеңінде, негізі тұрақты емес

170

органикалық заттардың ыдырауы себепті, өңделіп шыққан мал қиы тиісті қолайсыз иістерден арылады.

Мал нəжістерінің биогаз өндірудегі маңызы, оның шаруашылық жағдайында көп мөлшерде алынуы мен экологиялық жағынан тиімді болуымен байланысты. Мысалы, бір сиырды қалыпты деңгейде азықтандырып, оның астына күніне 4 кг сабан салынған жағдайда, ол тəулігіне, ылғалдылығы 85%-ды құрайтын, 30 кг қалдық шығарады екен. Бұл қалдық тəулігіне2 м3 газ өндіруге жетеді. Биогаз қондырғысы қалыпты жұмыс істеп тұруы үшін кететін газ мөлшері0,5 3 құрайды. Сондықтан бір сиырдың таза пайдалы газ өндіру мүмкіндігі1,5 м3 деп есептеуге болады. Бұл газ, орта есеппен, 4 адамнан тұратын бір жанұяның тəуліктік қажеттілігін өтеуге толықтай жеткілікті деп есептелінеді.

Сонымен бірге, метандық ыдырау нəтижесінде, мал нəжістері өздерінің құрамындағы əртүрлі патогенді микроорганизмдерден де арылады. Осы ерекшелікті өнеркəсіптерден шығатын қалдық суларын тазарту мақсатында да пайдалануға болады.

Биогаздың құрамына келетін болсақ, онда орта есеппен, метан 55-70%, көмірқышқыл газы 27-44%, сутегі 1%, күкіртті сутегі 2,5-3%, оттегі 0,1%, улы газ 0,1%, азот 1% көлемінде кездеседі екен. Бірақ бұл құрам шикізат сапасына байланысты өзгеруі мүмкін. Алынған биогаз құрамындағы күкіртті сутегінен биогазды темір суы ертіндісі арқылы өткізу жолымен тазартылады. Метан газы өте қызулығымен – 5200-5900 ккал/м3 ерекшеленеді.

6. Биогаз алуға арналған қондырғылар

Органикалық қалдықтардан биогаз алуға арналған қондырғыларды, негізінен, төрт типке бөлуге болады:

-жылу жүйесімен жəне қалдықтарды араластырғыштармен қамтылмаған;

-жылу жүйесімен қамтылмағанымен арнайы араластырғыштары бар;

-жылу жүйесімен жəне арнайы араластырғыштарымен қамтылған;

-жылу жүйесімен, арнайы араластырғыштарымен жəне шіріп-ыдырау үдерісін бақылап, басқарып отыратын жабдықтармен қамтамасыз етілген.

Биореакторлар барлық биогаз қондырғыларының негізі болып табылатындықтан, олардың конструкцияларына қатаң талаптар қойылады. Атап айтқанда, биореактордың корпусы жеткілікті дəрежеде мықты жəне герметикалық жағынан

мығым

болуы қажет. Бұлардың қабырғалары жылу

сақтағыш жəне коррозияға

төзімді

материалдармен қапталуы керек. Сонымен

бірге, реактордың жеңіл

толтырылып оңай босатылуы мен ішкі жағының саймандарына толықтай жеткізілу мүмкіндігі де басты назарда ұсталуы қажет.

Биореакторлардың пішіндері əртүрлі болуы мүмкін. Сұйық субстраттарының оңай араластырылуы, газдардың көп жиналуы, ылғалды шығару мен субстрат бетінде пайда болатын қоймалжың қабықшасын бұзуға ыңғайлы болуы үшін, пішіні құс жұмыртқасына ұқсас келетін биореакторларды пайдалану қолайлырақ келеді.

Жоғарғы жəне төменгі жағы конус тəрізді сүйірленіп келетін цилиндр пішіндегі биореакторларға да, жұмыртқа тəрізділердегі сияқты, газ жиналатын аумақтың шағын көлемі, субстрат бетінде пайда болатын қоймалжың қабықшасының а

171

мөлшері мен қалған қалдықтарды шығаруға ыңғайлы болуы тəн келеді. Алайда мұндай реакторларда, сұйық субстраттарын араластыруға қажетті жағдай тудыру мүмкіндігі аздау болып келеді. Жеке шаруа қожалықтарында жоғарыда аталған реакторлардың шағындау түрлерін болат темірден немесе шыны пластигі (стеклопластик) дайындау тиімдірек келеді.

Биореакторлардың көп таралған түрлерін келесі 26-суреттен көре аламыз.

26-сурет. Биореакторлардың көп таралған түрлерінің ыдыстары (резервуарлар)

А– құс жұмыртқасына ұқсас; б– жоғары жəне астыңғы жағы конусты келген цилиндр пішінд; в– цилиндр пішінді; г– цилиндр пішінді, екі бөлікті;,

Д– паралелепипид тəрізді (бөлінген);,е– цилиндр тəрізді (еңкіш орналастырылған);, Ж– жердегі траншея (қақпағымен).

VІІІ тарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.

1.Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктерді қалай пайдалануға болады?

2.Энергия көздерін тұрақты түрде толтырып тұру үшін қандай шаралар қолданылу

3.

керек деп есептейсіз?

 

 

 

 

 

Күн

сəулесі

энергиясын

химиялық

энергияға

айландыруда

фо

құбылысының ролі қандай?

4. Майларды жанар-жағар май ретінде пайдалану үшін өңдеу мақсатында қандай əдіс қолданылады ?

172

5.Жанар-жағар май ретінде қолданылу мүмкіндігі жоғары өсімдіктердің қанда түрлерін білесіз?

6.Қазақстанда биоэтанол өндірудің мүмкіндіктері қандай?

7. Сутегінің энергия көзі ретіндегі болашағы қандай?

8. Табиғаттағы сутегін алу көздері ретінде мүмкіндігі мол деп қандай өсімдіктерді айта аласыз?

9.Өсімдіктерден сутегін алу қандай үдеріске негізделеді?

10.Сутегін пайдаланудың экологиялық тұрғыдан маңызы қандай?

11.Биогаз өндірудегі үдерістердің негізі неде? Бұған қандай бактериялар қатысады?

12.Метан түзілу үдерісінде қатысатын бактериялар, температуралық режимдеріне

байланысты қанша топқа бөлінеді?

13. Үй шаруашылығына қажетті метан өндіру мақсатында қандай режимде жүретін реакциялардың болуы тиімді келеді?

14.Тұрмыстық жəне өндіріс қалдықтарынан биогаз өндірудің шаруашылықтық жəне экологиялық тұрғыдан маңызы мен болашағы қандай деп ойлайсыз?

15. Биогаз өндірудің энергия көзі ретіндегі болашағы қандай?

 

16. Табиғаттағы биогаз өндіру көздері нелер?

 

17. Метан түзілудегі органикалық заттарда өтетін метандық

ыдырау үдерістер

қанша кезеңде өтеді?

 

18. Метан түзілуінің химиялық реакциясын жазып көрсетіңіз.

 

19. Болашақта жанұялық деңгейде мал нəжістерінен биогаз

өндірудің маңыз

қандай деп ойлайсыз?

 

20.Органикалық қалдықтардан биогаз алуға арналған қондырғыларды қанша типке бөлуге болады?

21.Пішіні қандай биореакторларды пайдалану қолайлырақ келеді?

22.Жанұялық

мақсатта

қандай

биореакторларды

пайдалану

тиімдірек

ойлайсыз?

 

 

 

 

 

173

ІХ тарау

ТАУ-КЕН ӨНДІРІСІ САЛАСЫНДАҒЫ БИОТЕХНОЛОГИЯ ЖЕТІСТІКТЕРІНІҢ ПАЙЛАЛАНЫЛУЫ

1. Металлургияда қолданылуы

Металдардың

биогеотехнологиясы дегеніміз –

микроорганизмдердің

 

геохимиялық қабілеттіліктерін тау-кен өндірісінде тиімді пайдалануды

көздейтін

сала. Металдардың биогеотехнологиясы – бұл өндірістің қалдық суларынан, жұтаң

 

келетін кен көздері мен қалдық рудаларынан

сілтісіздендіру

арқылы

ерітінділерден

микроорганизмдер

немесе

олардың

метаболиттерін

жоғ

атмосфералық қысым мен 5-тен 900С-қа дейінгі температураны пайдалана отырып бөліп алуды, тас көмірлерін десульфидтеу, пирит немесе құрамында пириті бар жыныстарын тотықтыру сияқты тиімді əдістерін өндірісте қолдану жолдар зерттейді. Кейбір микроорганизмдер тотығу-тотықсыздану үдерістерінде катализдік қызмет атқара алады. Мысалы, суда Fe мен Mn тотықтыру, құрамында күкірттері

бар қосылыстардың тотығуы, азотты заттардың

тотығуы мен

қайтадан

қалпына

келуі тағы да басқаларын айта аламыз. Аэробты

бактериялар

өздерінің

тіршілік

нəтижелерінде темір, мыс, сульфаттар бөле алады.

 

 

 

Кейбір биогеотехнологиялық үдерістердің ерте замандарда– XVI ғасырда пайдаланыла бастағандығы туралы мəліметтер бар. Мысалы, бұрынға мадиярлардың (Венгрия) мыс алу үшін қазылып алынған кен үйіндісін арнайы сул суғаратыны жөнінде мəліметтер əдеби деректерде келтіріледі. Бұл қарапайым технологиялық əдіс – қазіргі қолданылып жүрген руда үйінділеріндегі темірлерді бактериялды-химиялық əдіспен сілтісіздендірудің бастапқы формалары екендігінде дау жоқ. Əрине ол кездерде мысты алу үшін қолданатын бұл əдістің негізінд микробиологиялық үдеріс жататыны жөнінде ешкім білмеген еді.

Бұл əдістің мазмұны1922 жылы неміс ғалымдары Рудольф жəне Хельброннер еңбектерінен кейін ғана мəлім болды. Сондықтан осы мезгілді биогеотехнологияның ресми пайда болған уақыты деп есептеуге болады. Биогеотехнологяның дамуы бірқалыпты жүрмегенмен ХХ ғасырдың80-ші жылдарының басына толықтай қалыптаса бастады. Осы мезгілдерде металдарды бактериалды сілтісіздендіру əдістерімен бірге, биогеотехнологияның басқа да бөлімдері, атап айтқанда көмір құрамынан күкірттерді бөлу, көмір шахталарындағы метандармен күресу, жыныстардан алынатын мұнай шығымдылығын арттыру сияқты бағыттарда кеңінен қолданыла басталды.

Микробтық технологияның бұл бағыты өте аз жарияланған жəне əлі де дұрыс бағаланбай келеді. Қазіргі кезде əлемде, құрамында бағалы металдары кем, кедей кен орындарынан химиялық элементтердің бір түрін бөліп алуға мүмкіндік беретін, бактериялық сілтіздендіру үдерістері кеңінен қолданылуда. Көбінесе бактерияларды мысты ерігіш күйге айналдыру мақсатында пайдаланады. Минералдардың құрамы мен құрылымына тəуелді болып электрохимиялық коррозия заңы бойынша жүретін жəне сульфидті минералдардың бактериялық тотығуына негізделетін бактериялық сілтіздендіру үдерістері келесі күрделі сатылардан тұрады:

174

·минералдар бетіне микроорганизмдердің адсорбциялануы;

·минералдардың кристалдық торын деструкциялау;

·тотығушы элементтердің бактериялық жасушаға тасымалдануы;

·сол элементтердің ферменттік тотығуы.

Гидрометаллургияда көбінесе тиобактерияларды, əсіресе 1947 ж. Колмер мен Кинкелдер ашқан тионды бактерияларыThiobacillus ferrooxidans жəне Thiobacillus thiooxidans штаммдарын қолданады. Олар энергия көзі ретінде– құрамында сульфиді жəне сульфитті иондары, күкірт тиосульфаты жəне екі валентті темір болатын, бейорганикалық субстраттардың тотығу реакциясын пайдаланаты облигатты автотрофтар болып келеді. Тотығудың соңғы өнімі сульфат-ионы жəне үш валентті темір– екіншілік минералдардан мысты сілтісіздендіруде негізгі

тотықтырғыштың ролін жəне күкіртті қышқыл

ертінділерде еритін уранның4

валентті

атомының 6

валентке айналуында

маңызды қызмет атқарады. Атап

айтқанда,

Thiobacillus

ferrooxidans бактериясы

өзінің

құрамындағы

сульфиттерді

өңдеу арқылы бөліп

шығаратын өнімі– күкірт қышқылы арқылы

табиғи кен

құрамындағы темір, мыс, мырыш, уран жəне басқа да металдардың қорытылып шығарылуына əсер етеді. Олар қазіргі кезде белгілі металл сульфиттерінің барлығын тотықтыра алады. Тиобактериялар, өсу үшін қажетті көміртегі ,ретін көмірқышқыл газын пайдаланады. Бұл бактериялардың жəне бір физиологиялық ерекшеліктері – олар өте қышқылды ортаны жақсы көреді. Бұл бактериялар орта жағдайы рН 1 ден 4,8 дейін, (оптималды рН =2-3 ортада), ал температура көрсеткіштері 3-тен 40°С-қа дейінгі (оптималды температура 28°С) аралықтарында

дами алады.

 

 

 

 

 

 

Тионды

бактериялар

табиғатта

кең

таралған. Олар

су

қоймаларында,

топырақтарда, тас көмірлі жəне алтынды кен орындарында жиі ұшырасады. Бұлар күкіртті жəне сульфидті кен қойнауларында көп мөлшерде кездеседі. Бірақ табиғи

кен қойнауларында кездесетін тионды бактерияларының

белсенді

түрде

қызмет

етуіне, жер астындағы оттегінің болмауы кедергі

келтіреді. Сульфидті

кен

орындарын игере бастаған кезде рудалар оттегімен

байытылуы

себепті, оның

құрамындағы микробиологиялық үрдістер оянып, металдардың сілтісіздендірілуіне мүмкіндік ашылады. Осы табиғи үдерісті арнаулы биотехнологиялық əдістерді қолдану арқылы жеделдетуге болады.

Thiobacillus thiooxidans бактериялары болса, кен құрамынан алтынды қорытып, бөліп шығарады. Сондықтан, топырақ құрамында пайдалы қазбалары өте а мөлшерде болып келетін кен орындарында, əртүрлі микроорганизмдерді пайдалана

отырып

қажетті

металдарды

өндіру экономикалық

жағынан

тиімді екенд

көрсеткен.

Мысалы

АҚШ-да 1

тонна топырақ құрамында

не бары1

кг никель

рудасы бар кен орындарында, осындай биотехнологиялық жолмен өңдеу арқылы көп мөлшерде қажетті өнім алуға қол жеткізілген.

Гидрометаллургиялық өндірістің соңғы мақсаты– ерітінділерден металдарды бөліп алу болып табылатындықтан, бұл сұрақтың шешімін табудың жаңа бір жолы – биоодсорбция болып есептелінеді. Əртүрлі микроорганизмдер (бактериялар, ашытқылар, мицеллиалды саңырауқұлақтар жəне балдырлар) көмегімен сұйытылған ерітінділерден түрлі элементтерді бөліп алуға болады. Өйткені, микроорганизмдер металдарды жасуша қабырғасына байланыстыру арқылы адсорбциялауға, немесе

175

оларды жасуша ішінде жинауға қабілетті. Соңғы кездердегі зерттеулер нəтижелері мұндай мақсатта Xanthomonas campestris бактериясының жасушадан ты полисахаридін – ксантанды пайдаланса жақсы нəтиже беретінін көрсеткен.

2. Көмір өндірісінде қолданылуы

Биогеотехнологиялық əдіспен көмір құрамын күкіртті заттардан тазартуүшін

тионды бактериялар

көптеп

қолданыла бастады. Қоңыр жəне

тас көмірлері

құрамында бірталай

мөлшерде

күкірт болуы мүмкін. Бұлардың

құрамындағы

күкірттің жалпы көлемі10-12%-ға дейін жете алады. Осындай көмірлерді жаққан кезде олардың құрамындағы күкірттер– күкіртті газға айналып, ауаға тарайды да, ондағы сутегілерімен қосылып, күкірт қышқылына айналады. Атмосферадағы күкірт қышқылы кейіннен «қышқыл жауын» дейтін атпен белгілі жаңбыр ретінде жерге жауады.

Алынған мəліметтерге қарағанда кейбір Батыс Европа елдерінде жылына1 гектар жерге, жаңбырмен бірге, 300 кг-ға дейін күкірт қышқылы түседі екен. Мұндай мəліметтерден күкірт қышқылы жаңбыры адамдардың денсаулығына, оның шаруашылығына жəне жалпы қоршаған ортаға қандай зиян келтіретінін айтпасада түсінуге болады. Бұдан басқа, құрамында күкірті мол көмірлер нашар кокстелетіні

себепті, оларды

түсті

металлургияда

пайдалануға

жарамайды. Сондықтан,

мамандардың пікірі бойынша, көмір құрамынан күкіртті

заттарды микробтар

арқылы тазарту экономикалық жағынан тиімді болғандықтан, болашақта «қышқыл

жауын» мəселесін шешуде оған басты маңыз беріледі.

 

Көмір құрамынан

микроорганизмдерді пайдаланып

күкірттерден тазарт

бағытындағы алғашқы жұмыстарды 1959 жылы орыс ғалымдары 3. М. Зарубин, Н.

Н. Ляликова

жəне . ЕИ. Шмук

жасаған

болатын. Олардың

Th. ferrooxidans

бактерияларын

пайдаланып 30

күн

бойына

жүргізген

тəжірибелері нəтижесінде

көмір құрамындағы күкірттердің23-30%-ы тазартылған болатын. Сəл кейінірек,

көмірлерді микробиологиялық

жолмен күкірттерден

тазарту

жөніндегі бірнеш

жұмыс нəтижелерін америкалық зерттеушілер де жариялаған. Олареді, өз жұмыстарында тионды бактерияларды қолдана отырып, төрт тəулік ішінде тас көмір құрамындағы пиритті күкіртін50%-ға азайта алған. Бұл əдіс көмір құрамында

кездесетін

түрлі

металдарды

сілтісіздендірумен

ұштасып

.отырадыКөмір

құрамында

əжептеуір

мөлшерлерде

германий, никель, бериллий, ванадий, алтын,

мыс, кадьмий, қорғасын, мырыш, марганец элементтері болады. Сондықтан, көмірді сулфиттерден тазарту барысында одан ілеспе өнім ретінде бағалы металдарды алу, қосымша табыс көзі болып табылады жəне осы саланың экономикалық тиімділігін арттырады.

Қазіргі таңда көмір құрамындағы пиритті күкіртін микробиологиялық жолмен тазарту мəселесімен көптеген елдердің ғалымдары айналысуда. Соңғы мəліметтерге қарағанда, зертханаларда жүргізілген тəжірибелер нəтижесінде, микробиологиялық жолмен сілтісіздендіру əдісімен 5 тəулікте көмір құрамындағы күкірттерден100% тазартуға қол жеткізілген. Сондықтан микробиологиялық сулфидсіздендіру əдісінің болашағы зор деп саналады.

176

3. Биогеотехнология жетістіктерін көмір шахталарындағы метан газынан арылтуда пайдалану

Көмірлі жер қойнауларында немесе көмірлері өндірілген шахталарда кө мөлшерде, атап айтқанда 1 тонна көмірге шаққанда, жүздеген кубометр метан газы жиналуы мүмкін. Тағы бір айта кететін нə,рсекөмір пласты неғұрлым терең орналасқан сайын, солғұрлым оның құрамында метан газы мол болады. Жер асты көмірін өндіру барысында көмір қойнауындағы метан газы босаған кеңістікте арқылы шахта ауасына таралады. Сондықтан осы газдың шахтада жиналып қалуы оның жарылып кету мүмкіндігін арттырып, адамдар өміріне қауіп туғызып отырады.

Көмір шахталарындағы жиналып қалатын метан газымен күресудің бұрыннан қалыптасқан əдістері (желдету, вакуумды сору, көмір қойнауларын сумен шылап отыру), қазіргі көмір өндірісін интенсифтендіру мен шахталардың өте терең жер қойнауына бойлап кетуіне байланысты, жоғары қарқынмен көмір өндірумен бірге қауіпсіздік шараларын да қажетті деңгейде қамтамасыз ету сияқты маңызды істерге қосарлай жауап бере алмайды. Сондықтан бұл мақсатта жаңа технологияларды қолдану қажеттігі – заман талаптарынан туындаған болатын.

Осы мақсатта метан газын тотықтыратын бактерияларын пайдалану идеясын алғаш рет 1939 жылы орыс ғалымдары А. 3. Юровский, Г. П. Капилаш жəне Б. В. Мангуби ұсынған болатын. Бұл əдістің мазмұны, көмір қойнауы мен одан босаған кеңістіктерінде жиналып қалатын газдарды метан тотықтыратын бактерияларының өзіне сіңіріп алу қабілеттіліктеріне негізделеді. Ғылымның қазіргі кездегі даму деңгейіне байланысты, бұл əдіс көмір өндіру жағдайындағы температуралық ортада метан молекуласын ыдыратудың жалғыз əдісі болып тұр.

Табиғатта метан тотықтыратын бактерияларының көп таралғанымен, көмір

қойнаулары мен оларға жақын орналасқан аймақтарында бұлар

кездеспе.

Сондықтан,

осы

мақсатқа

қажетті

метан

тотықтыратын

бактерия,

ферментерлер деп аталатын, арнаулы қодырғылырында өсіріп, оларды

сұйық

күйінде көмір қойнаулары мен ашық тұстарына жібереді. Жіберілетін суспензиялық

сұйықтығы

шахтаның

өзінде

дайындалады. Арнаулы

дайындалған

метан

тотықтыратын бактерияларының биомассасы, жеткілікті мөлшерде көмір рудасына арналған суға араластырылып, оған қосымша бактериялардың тіршілігіне қажетті минералды тұздар қосылады. Əдетте бұл тұздар азот пен фосфордың минералды қосындыларынан тұрады. Дайын суспензия көмірлі қойнауға жер үстінен, немесе

босатылған алаңқайлардан, арнайы

бұрғыланған тесіктер арқылы, насостармен

үрленіп, үлкен қысым арқылы

жіберіледі. 1 тонна көмір 20-40 литр дайын

суспензияны қабылдай алады. Көмірлерде микроорганизмдер жарықшақтанған сызаттар мен майда тесіктер арқылы таралып кетеді. Көмірді метан тотықтыратын

бактериялармен

толтыру

жұмыстары

осылай

атқарылады. Бірақ

та

көмір

қойнауларында

аталған

бактериялардың

дамуына

қажетті

оттегі

болма.

Сондықтан метан тотықтыратын бактериялармен толтырылған көмір қойнауларына, баяғы скважина бұрғысы жасаған тесіктер арқылы, компрессормен тұрақты түрде ауа жіберіліп тұрылады. Осындай жағдай туғызылған кезде аталған бактериялар көмірдегі метан газын қорытуы себепті, көмір кені осы газдан арыла бастайды.

177

Метанмен

күресуде

микроорганизмдерді

пайдалану

əдісі

көмір

шахталарында бірнеше рет

сынақтан өткен болатын. Олардың нəтижелері көмір

қойнауы мен

босаған алаңдарындағы метан шығымы, орта есеппен, 2

еседей

кемитінін көрсеткен. Басқа бірдей жағдайларда бұл əдісті қолдану арқылы көмір өндіруді 1,5 есеге арттыруға болады.

 

4. Мұнай өндіруде қолдану

 

 

Биогеотехнология

жетістіктерінің

мұнай

шығымдылығын

артт

қолданылуы – əртүрлі

микроорганизмдерді пайдаланудан тұрады. Қазіргі кезде

мұнайдың негізгі энергиялық жəне химиялық өнімдерінің шикізат көзі

екенді

белгілі. Алайда, кейбір болжауларға қарағанда, оның дүние жүзіндегі қоры жақын 50 жылдықта таусылуы қауіпі бар. Сонымен бірге, қазіргі кезде мұнай өндіруде қолданылатын технологиялар, кен орнындағы барлық мұнай қорының тек жартысын ғана алуға мүмкіндік береді екен. Бұл жағдай, мұнай шикізатының, онымен араласып жатқан жер қабаттарымен мықты байланыста болуынан қалыптасады. Тек қана осы байланысқан мұнайлардың10-15% өндіру мүмкіндігі туылса, бұл жаңа мұнай кенін ашумен пара-пар болар еді. Сондықтан қазіргі кезде бұрынғы мұнай көздерін екіншілік өндірудің амалдары мен əдістерін іздестіруге, осы саланың мамандары көп қызығушылық танытуда.

Мұнай өндірудің шығымдылығын көмірсутегілерін тотықтыратын жəне метан түзетін бактерияларды пайдалана отырып арттырудың əдісі, осындай мұнайлы кен

қабаттарына скважина арқылы жіберілетін жер үсті

суларымен

бірге

араласы

түсетін

микробтардың

геохимиялық

активтілігін

арттыру

болып

.табы

Жоғарыда

аталған микробиологиялық

үдерістердің

қарқындылығын

артт

жұмыстары, мұнай көздеріне жіберілетін суларды оттегімен байыту жəне олардың құрамына азот жəне фосфордан тұратын минералдық тұздарын қосу арқылы жүзеге асырылады. Табиғи жағдайда көбінесе осы минералдық тұздарының жетіспеу салдарынан, микрофлораларының белсенді жұмыс істеуіне жағдай жасалмайды.

Сондықтан, оттегімен жəне минералды

тұздармен байытылған

сулар

жетк

мұнайлы қойнаулардағы скважина маңында қолайлы жағдай жасалуы себепті, сол

 

аймақтардағы

мұнайды

көмірсутегілерін

тотықтыратын

жəне

метан

т

микробтарымен ыдырату үдерістері белсенді түрде жүре бастайды. Аталған үдеріс оттегісі бар мұнай қойнауы аймақтарында көмірқышқыл, сутегігазы жəне төменмолекулалы органикалық қышқылдарының жиналуына ұласады. Бұл жерде олар метан түзуші бактерияларының көмегімен метан газына айналады. Мұнайлы кен қойнауларындағы мұнай молекулаларының ыдырауы жəне газдардың пайда

болуы, қою мұнайдың сұйылуы мен қойнаудағы газ қысымының артуына алып келіп, ал ол өз кезегінде, скважиналардағы өндірілетін мұнай шикізатының көбеюіне мүмкіндік жасайды.

178

ІХ тарау бойынша өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар.

1.Кен көздерінен металдардың биогеотехнологиясы арқылы кен өндіру əдістері неге негізделеді?

2.Биогеотехнологяның қарқынды дамуы қандай кезеңнен басталады?

3.Гидрометаллургияда қандай бактериялар қолданылады?

4.Бактериялық сілтісіздендіру үдерістері қандай сатылардан тұрады?

5.Гидрометаллургиялық өндірістің болашағы қандай деп ойлайсыз?

1. Көмір өндірісінде биогеотехнологиялық əдістерді қолданудың қажеттіліг қанша?

2.Көмір құрамынан микроорганизмдерді пайдаланып күкірттерден тазарт бағытындағы алғашқы жұмыстарды кімдер жасаған?

3.Көмір құрамын күкірттерден тазартуда қандай бактериялар қолданылады?

1.

Көмір шахталарын метан газынан арылтудың қандай қажеттілігі бар?

 

2.

Көмір

шахталарын

метан

газынан

арылтуда

қандай

ба

 

пайдаланылады?

 

 

 

 

 

3.

Метан

газынан арылтатын

бактериялар

қалай дайындалады

жəне

 

көздеріне қалай жіберіледі?

 

 

 

 

1. Биогеотехнологиялық

үдерістері

мұнай өндірісі саласында

қандай мақсатта

 

қолданылады?

 

 

 

 

 

2.Мұнай өндірудің шығымдылығын арттыру мақсатында қандай əдіст қолданылады?

3.Қандай мақсатта мұнайлы қойнаулары оттегімен жəне минералды тұздармен байытылады?

179