регулирование процесса по составу носителей.
Ферментативный катализ заключается в воспроизводстве определенного вида ферментов или их препаратов для биодеконструкции конкретного ксенобиотика и проведения процесса в биореакторах. При этом скорость возрастает на 2–3 порядка, что позволяет уменьшить объем биореактора. К физико-химическим воздействиям относится интенсификация процесса биодеконструкции загрязнения путем мутации штаммов за счет физических воздействий (ультразвука, ультрафиолетовых излучений, радиационное воздействие, высокочастотное электромагнитное облучение, омагничивание) или химических воздействий (нитрозоамины, сильные окислители и пр.). За счет мутации штаммов эффект очистки сточных вод повышается на 50–70%. Однако требуется периодическая обработка биомассы, так как мутированные признаки со временем снижаются.
Более эффективный и перспективный метод очистки вод с заданными деструктивными свойствами является генноинжениринговый. Он заключается в использовании методов рекомбинантнои ДНК: соединений определенных катаболических последовательностей, специфических генов, ответственных за деструкцию какого-либо звена молекулы ксенобиотика, обеспечивающего его устойчивость. Введение в гены быстрорастущих штаммов позволяет получить эффективные культуры, которые, после помещения в биореакторы обеспечивают эффективную детоксикацию вод.
Биотехнология переработки отходов растительности
Отходы растительности – это не подлежащие утилизации по экономическим, экологическим и санитарно-гигиеническим соображениям клетчаткосодержащие остатки: опавшие листья, ботва свеклы, моркови, картофеля; листья капусты, очистки картофеля, образующиеся в больших количествах стебли зерновых культур.
Локально, в небольших объемах эти отходы утилизируют: например, ботва свеклы и солома идут на корм скоту. Солома после химической обработки служит сырьем для производства дрожжей, из которых получают белковые корма. Частично солому используют как подстилку скоту. Но большое количество отходов сжигают или вывозят на свалку, загрязняя окружающую природную среду. Наиболее рациональный и сравнительно дешевый способ переработки отходов растительности – это компостирование.
Компостирование позволяет получить ценный продукт для внесения в почву в качестве удобрения. Одновременно компостирование является процессом очистки, делающим низкоактивные отходы более безвредными для окружающей природной среды. Гумифицированные продукты после внесения в почву быстро приходят в равновесие с экосистемой, не вызывая серьезных нарушений в ней.
2. Использование возобновляемых источников энергии – важное направление в области защиты окружающей среды
Энергетика является сердцем промышленного и сельскохозяйственного производства и обеспечивает комфортное существование человечества. Основным энергоносителем в XIX в. являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы, вредных газовых компонентов. Развитие научно-технического прогресса привело к существенному изменению энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, городов и других населенных пунктов. Существенно возросла доля таких энергоносителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако ресурсы их не беспредельны, что накладывает на человечество обязанность поиска новых, альтернативных возобновляемых источников энергии. К ним относятся солнечная и атомная энергия, геотермальные и геотермальные виды энергии, энергия отливов и приливов, энергия рек и ветров. Эти виды энергии являются неисчерпаемыми и их производство практически не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.
Наиболее развиты в настоящее время атомные энергетические установки – АЭС. Доля производства электроэнергии с помощью атомной энергии в ряде стран очень высока: Литва – 80%, Франция – 75%, Россия – 13%. За последнее время стала шире использоваться солнечная энергия. Солнечные энергетические установки могут быть тепловыми, в которых используется традиционный паротурбинный цикл, и фотоэлектрическими, в которых солнечное излучение с помощью специальных батарей преобразуется в электроэнергию и теплоэнергию.
К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и отливов. Принцип действия приливных электростанций основан на том, что энергия падения воды, проходящей через газотурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. Крупная приливная электростанция работает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье реки Ране.
Перспективно использование энергии ветра. Эти установки не требуют большого ухода и экологически безвредны для окружающей среды. Ветроэнергетические установки есть и в России, но больше всего их в Германии, Дании и США.
3. Основные направления развития малоотходных и ресурсосберегающих технологий
Основным направлением рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды является разработка и использование мало- и безотходных технологий. Понятие «полностью безотходная технология» условное, так как ни одно производство без отходов не представляется возможным.
Сейчас разработаны следующие рекомендации по организации малоотходных и ресурсосберегающих технологий:
все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырье;
технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям;
при разработке нового технологического оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ;
выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы, сырье и снизит тепловую нагрузку на окружающую среду. С учетом этих рекомендаций можно определить основные направления в совершенствовании малоотходных технологий для отраслей промышленности, наносящих большой урон окружающей природной среде.
Так, например, в энергетике необходимо шире использовать новые методы сжигания твердого топлива.
В черной и цветной металлургии необходимо внедрять безотходные и малоотходные технологические процессы, обеспечивающие экономичное и рациональное использование рудничного сырья.
На транспорте необходимо внедрение экологически чистых видов топлива (газа, неэтилированных бензинов), устройство каталитического дожигания и улавливания вредных веществ, в будущем – широкое использование электромобилей.
В машиностроении следует разрабатывать системы водоочистки для гальванических производств, переходить к замкнутым системам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод, в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.
В целлюлозно-бумажной промышленности необходимо внедрять процессы с низким расходом свежей воды на единицу продукции, используя замкнутые и бессточные системы промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения, содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы отбеливания целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; создавать производственные мощности по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.
Литература
1. Авраменко И.М. Природопользование. Белгород, 2007.
2. Арустамов Э.А. Природопользование. М., 2006.
3. Вронский В.А. Прикладная экология. Ростов-на-Дону, 2006.
4. Гофман К.Г. Экономика природопользования. М., 2008.
5. Петров В.В. Экологическое право. М., 2005.
6. Реймерс Я.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М., 2007.