Главная / Каталог

Биотехнология

Длительность технологического цикла
Расчет длительности производственного цикла с построением графика и оформлением решения в Word.

Повышение выхода спирта и стабилизация активности его про​дуцентов могут быть достигнуты путем иммобилизации клеток. Так, эффективный синтез этанола осуществлен с применением клеток Z. mobilis, иммобилизованных на хлопчатобумажных во​локнах (S. Prentis, 1984).

Получение метана и других углеводородов.

Получение мета​на — важный путь утилизации сельскохозяйственных отходов. Он получается в виде биогаза — смеси метана и СО2. Присут​ствие СО2 ограничивает теплотворную способность биогаза как топлива, которая в зависимости от соотношения СН4/СО2 составляет 20,9—33,4 кДж/м3. Содержание метана в биогазе варьирует от 50 до 85%.

Непосредственно к образованию метана способна небольшая группа микроорганизмов, относящихся к архебактериям. Жиз​недеятельность метанобразующих архебактерий протекает в строго анаэробных условиях. Субстратами для образования ме​тана могут служить муравьиная и уксусная кислоты, метанол, газовые смеси (Н2 + СО, Н2 + СО2). Поскольку биогаз практиче​ски получают из сложных органических веществ (целлюлозы, крахмала, белков, липидов, нуклеиновых кислот), то для метан-образования применяют многокомпонентные микробные ассо​циации.

Наряду с метанобразующими бактериями в состав таких ассоциаций входят микроорганизмы, переводящие органические субстраты в метанол, муравьиную и уксусную кислоты, Н2, СО и т. д. Примером может служить метаногенная ассоциация «Methanobacillus Kuzneceovii», образующая метан при разложе​нии биомассы водорослей (Чан Динь Тоай, 1984).

Процесс метанобразования отличается высокой эффективно​стью: до 90—95% используемого углерода переходит в метан. Поэтому метаногенные ассоциации с успехом используют для очистки сточных вод от органических загрязнений с одновремен​ным получением высококалорийного топлива. До 5—10% потреб​ленного углерода превращается в биомассу, которая также нахо​дит применение. Используют как жидко-, так и твердофазные про​цессы получения биогаза (биогазификации).

Наряду с биогазом метаногенные ассоциации образуют дру​гие ценные продукты, например витамин В12 После переработки органического субстрата в биогаз остается материал, представ​ляющий собой ценное минеральное (азотное и фосфорное) удобрение.

Получение биогаза — процесс, отличающийся простотой обо​рудования и доступностью сырья, требует небольших капитало​вложений. В Китае, Индии, ряде других стран эксплуатируются небольшие установки, в которые вносят подручный материал (солому, навоз и др.), что исключает затраты на доставку сырья. В Китае действует свыше 7 млн. малых установок вместимостью 10—15 л, достаточных для удовлетворения энергетических потреб​ностей семьи из пяти человек.

Кроме метаногенных анаэробов существует другая группа организмов — продуцентов углеводородов как заменителей топ​лива. Это микроводоросли — Botryacoceus, Isochrysis, Nanochlo-ropsis и др. Углеводороды накапливаются в значительных коли​чествах — до 80% сухой массы клеток. В США действует ферма для выращивания водорослей с суммарной площадью водоемов 52 тыс. гектаров, дающая около 4800 м3 жидких углеводородов в сутки. Для улучшения топливных характеристик полученные из водорослей углеводороды подвергают гидрированию (Г Н Чер​нов, 1982).

Получение водорода как топлива будущего.

Получение водо​рода как топлива пока остается на уровне поисковых разработок. Это абсолютно чистое топливо, дающее при сгорании лишь Н2О, отличается исключительно высокой теплотворной способностью — 143 кДж/г. Химический и электрохимический способы получения Н2 неэкономичны, поэтому заманчиво использование микроорга​низмов, способных выделять водород. Такой способностью обла​дают аэробные и анаэробные хемотрофные бактерии, пурпурные и зеленые фототрофные бактерии, цианобактерии, различные водоросли и некоторые простейшие (Е. Н. Кондратьева, И. Н. Го-готов, 1981). Процесс протекает с участием гидрогеназы или нитрогеназы.

Гидрогеназа — фермент, содержащий FeS-центры. Она ката​лизирует реакцию

2Н+ + 2е- = Н2

Одна из технологических возможностей основана на включении изолированной гидрогеназы в состав искусственных Н2-генерирую-щих систем. Сложной проблемой является нестабильность изоли​рованного фермента и быстрое ингибирование его активности водородом (продуктом реакции) и кислородом. Повышение ста​бильности гидрогеназы может быть достигнуто ее иммобилиза​цией (Чан Динь Тоай, 1984; Y. Nosaka et. al., 1986). Иммобили​зация предотвращает ингибирование гидрогеназы кислородом.