Энергия өндірісінде биотехнологиялық процесстерді қолдану

 

 

Жоспар:

  1. Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.
  2. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану

 

1.Энергия көздерін алуда жасыл өсімдіктердің фотосинтездік қабілетін пайдалану.

Қазіргі кездерде адамзат үшін қажетті энергия көздері ретінде табиғи қазбалы байлықтар: мұнай, газ, көмір, уран сияқты заттар кеңінен пайдалануда. Бірақ та, уақыт өткен сайын табиғи байлықтардың қорлары азайып, таусылу қауіпі туындауда. Кейбір табиғи қазба байлық көздері өте аз елдерде энергетикалық кризис сезіле басталды. Осының бәрі жасанды, яғни қайта толықтырылатын энергия көздерін іздестіру қажеттігіне алып келеді.

Дүние жүзіндегі энергия көздерінің сарқыла бастауына байланысты, энергоэкологиялық мәселені шешуде таусылмайтын немесе қайта өндірілетін энергия көздерін пайдаланудың маңызы зор. Осы бағытта Қазақстанда күн және жел энергияларын пайдаланумен бірге биоэнергетиканы пайдаланудың да зор мүмкіндіктері бар. Өйткені, респубикада мал және құс шаруашылықтары қалдықтарының жылдық құрғақ массасы 22,1 млн. Тоннаны құраса, бұл 8,6 млрд, куб биогаз өндіруге мүмкіндік береді. Қазақстанда жылына өсімдік қалдықтары 17,7 млн. Тонна көлеміне қалса, олардың құндылық эквиваленті 14-15 млн. Тонна шартты отынға немесе 12,4 млн. Тонна мазутқа тең келеді екен. Ауылшаруашылық дақылдарынан биоотын, атап айтқанда биоэтанол дайындаудың да болашағы зор деп есептелінеді. Осы мақсатта 2006 жылдың қыркүйек айынан бастап Солтүстік Қазақстан облысында астық өнімдерін терең өңдеуге бағытталған «Биохим» кәсіпорны өз жұмысын бастаған. Бұл ТМД мемлекеттерінің ішіндегі осы бағыттағы алғашқы және қазіргі кезге жалғыз кластер болып табылады. Аталған кәсіпорынның өндірістік қуаттылығы жылына 57 мың тонна биоотын өндіруге қабілетті деп есептелінеді.

Энергия тапшылығын азайту мақсатында көптеген елдерде  атом энергия станциялары салынуда. Алайда, атом энергиясын өндіруге қажетті уран көздері де жер шарында көп емес. Сондықтан ғалымдар жасанды энергия көздерін табу мақсатында көп ізденіс жұмыстарын жүргізуде. Осы бағытта жүргізіліп жатқан жұмыстар қатарына күн сәулесін пайдалану, жел және геотермиялық энергияларды пайдалану сияқтыжұмыстарды атап өтуге болады. Бірақ оларды пайдалану үшін жасап шығарылған қондырғылардың тиімділіктері әлі де төмен дәрежеде.

Табиғатта күн сәулесі энергиясы көзін, органикалық заттарды пайдалану арқылы химиялық энергияға айландырудың табиғи жолы бар екендігі айқындала бастады. Бұл мүмкіндіктің негізі ретінде жасыл өсімдіктерде жүретін фотосинтез құбылысын атауға болады. Ғалымдардың есептеулері бойынша жер шарындағы мұхиттар мен теңіздерді қосып есептегенде, жасыл өсімдіктердегі энергия көздері жыл сайын жағатын көмір энергиясынан 100 есе көп екендігі анықталған. Тек қана жер шарында қазіргі кезде өсіп тұрған ағаштардағы энергия қуаты, барлық табылған газ, мұнай және көмір қуаттарын қосып есептегеннен артық екендігі мәлім болды. Қазбалы байлықтармен салыстырғанда, жасыл өсімдіктердің қорын қайта қалпына келтіріп отыруға мүмкіндік бар. Бұл дегеніміз, жасыл өсімдіктердің фтотсинтез қабілеті арқасында түзілген органикалық заттардан алынған энергия көздерін пайдалана келе, адамзат келесі жылдары да осындай энергия алуды жоспарлы түрде жүргізу мүмкіндігіне ие бола алатынын білдіреді.

 

  1. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану.

Бензин немесе көмір отындарымен салыстырғанда сутегін энергия көзі ретінде пайдаланудың пайдалы жақтары өте көп. Атап өтер болсақ, сутегі экологиялық тұрғыдан өте таза, қауіпсіз болып табылады. Сутегін пайдаланып оны энергия алу үшін жаққан кезде тек қана су түзіліп, ешқандай басқа зиянды күл немесе канцерогенді заттар бөлінбейді. Қуаты жағынан сутегі ешқандай жоғары сапалы бензиннен төмен болмайды. Бірақ та, қазіргі кезде жер шарында сутегі қоры өте аз болып табылады. Соңғы кездерге дейін сутегі суды электролиздеу арқылы алынып келінді. Алайда, бұл әдіс көп мөлшерде электр эенергиясын қажет етуі себепті, экономикалық тұрғыдан өзін-өзі ақтай алмайды. Сондықтан, өнеркәсіптік мақсатта сутегін, негізінен, табиғи газдан алады. Мұндай жолмен алынған сутегінің өзіндік құны суды электролиздеу жолымен алынғанмен салыстырғанда 2-3 есе арзанға түседі. Осындай жолмен жер шарында жылына орта есеппен 30 млн. Тоннадан артық сутегі алынады. Бірақ, табиғи газ қорының да азая бастауына байланысты, мұндай жолмен сутегін алудың да келешегі жоқ деп есептеуге болады. Сондықтан ғалымдар сутегі алудың жасанды жолдарын қарастыруда.

Табиғаттағы сутегін алу көздері. Жасыл өсімдіктердің хлоропласт қабатында жарық энергиясының көмегімен электролиздеу үдерісіндегі  сияқты, сутегі молекуласының ыдырайтыны белгілі. Сондықтан жасыл өсімдіктер хлоропластарындағы сутегі молекуласының ыдырауы — фотолиз деген атқа ие болды.

Жасыл өсімдіктерде жарық жнергиясы әсеріменб фотосинтез нәтижесінде, оттегінің бөлініп шығатыны белгілі. Ал мұндағы сутегі қайда кетеді? Оның, ерекше тасымалдаушылар көмегіменб көмірқышқыл газының қант түзілуіне тікелей қатысатыны анықталған. Мұнда хлоропластардан бос күйіндегі сутегін шығару үшін міндетті түрде ерекше фермент-гидрогеназаның болуы шарт екені анықталған. Сондықтан құрамында гидрогеназа ферменті бар микроорганизмдерді жапырақтан бөлініп алынған хлоропласт суспензиясына қосу, хлоропластардың жарық энергиясы көмегімен сутегін шығаруына мүмкіндік туғызады.

Алғаш рет 1961 жылы фотосинте саласының белгілі маманы Д.Арнон өз зертханасында алдын-ала 5 минуттай 500С-қа дейін қыздырылған шпинат өсімдігінің суспензиясына цистеин амин қышқылын қосқаннан соң, сутегін бөліп шығара бастайтынын байқаған. Алайда, бұлүдерісхлоропластың қызмет мерзімінің қысқа өтетіні және гидрогеназаның оттегінің әсерімен нейтралдануы салдарынан ұзақ уақыт жүре алмайтыны анықталды. Сондықтан ғалымдар көптеген микроорганизмдер ішінен сыртқы әсерлердің факторларына төзімді ферменті бар тіршілік иесін табуға күш жұмсады. Ізденістер нәтижесінде мұндай бактериялар табылады. Атап айтқанда, осындай бактерия қатарына пурпурлық күкірт бактериясы — тиокапса жататыны анықталды. Осы бактерия құрамынан сыртқы ортаның оттегі және жоғары температура жағдайларына шыдамды келетін гидрогеназа ферменті мен құрамында темірі мол ферредоксин ақуызын қосқан шпинат, темекіб тұрақты түрде сутегін бөліп шығаратыны анықталған. Бұл үдеріс тек жарықта және оттегін сорып алатын жүйе бар болғанда ғана жүзеге асады.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *