WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 30 | 31 || 33 | 34 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 32 ] --

Было установлено, что у зеленой водоросли Botryococcus braunii содержание углеводородов может составлять от 15 до 75 % от суммы липидов. Эта одноклеточная зеленая водоросль обитает в водоемах с пресной и солоноватой водой в умеренных и тропических широтах. Данная водоросль встречается в двух разновидностях: красная и зеленая, потому что хлоропласты этой водоросли имеют различную окраску, обусловленную наличием пигментов в виде хлорофиллов всех типов, а также каротинов и их окисленных производных (ксантофиллов, лютеина, неоксантина, зеоксантина и др.). В составе клеточной оболочки водоросли – помимо жира, белков и углеводов и внутреннего целлюлозного слоя, обнаружен спорополлениновый слой, состоящий из окисленных полимеров каротинов и каротиноидных веществ. В неблагоприятных условиях роста, вызванных, например, дефицитом каких-либо биогенов или повышением солености среды, соотношение основных групп пигментов изменяется в сторону доминирования каратиноидов, и тогда водоросли приобретают оранжевокрасную окраску. При дефиците, например ионов магния в среде, концентрация углеводородов в клеточной стенке достигает 70–75 %. При этом было выявлено, что зеленая водоросль синтезирует линейные углеводороды с нечетным числом углеродных атомов в цепи (С25–С31) и бедна ненасыщенными связями. Красная разновидность синтезирует линейные углеводороды с четным числом углеродных атомов в цепи (С34–С38) и с несколькими ненасыщенными связями. Данные углеводороды, «ботриококкцены», накапливаются водорослью в ростовой фазе в клеточной стенке. Извлечь углеводороды без разрушения клеток можно центрифугированием биомассы водоросли, в ходе которого углеводороды «вытекают» из клеток. Последние можно вновь поместить с среду в условия аккумуляции углеводородов. Варьируя условия роста, освещенность, температуру, концентрацию солей, исследователям из Французского института нефти удалось сократить время удвоения от семи до двух суток, при этом выход углеводородов составил 0.09 г/л в сутки, что соответствует 60 т/га в год.

Фракция углеводородов, синтезируемая водорослью, аналогична керосину или дизельному топливу.

Эта водоросль, как оказалось, достаточно широко распространена в природе, встречается в самых разных местах: от солоноватых озер Австралии до водохранилищ в окрестностях Лондона. Обнаруженные в прошлом в Австралии высохшие остатки этой водоросли под названием «коорнангит» явились даже поводом для возникновения своеобразной нефтяной «лихорадки». Сходные породы (остатки углеводородпродуцирующей водоросли) время от времени обнаруживают в различных частях света – в районе оз. Мозамбик в Африке («Nhaugellite»), в Казахстане в районе озера Балхаш («балхашит»).

В настоящее время признано эффективным использовние этих углеводородов в фармацевтической промышленности. В США действует ферма для выращивания водоросли B. braunii с суммарной площадью водоема тыс. га. Продуктивность процесса получения углеводородов составляет до 4800 м3 в сутки. Для улучшения топливных характеристик водорослевые углеводороды гидрируют.

Прежде чем делать выводы о перспективности данного способа для восполнения ресурсов жидких углеводородов, следует решить комплекс вопросов научного и опытно-конструкторского уровня, в том числе выяснить роль бактерий, развивающихся вместе с водорослью в процессе синтеза углеводородов, оптимизировать условия биосинтеза и экстракции, разработать соответствующую аппаратуру и условия для искусственного разведения водоросли в больших масштабах, а также оценить перспективность применения получаемых углеводородов в той или иной области.

Следует отметить, что изучение механизма синтеза углеводородов водорослями, будет способствовать познанию процесса нефтеобразования в природе в целом, так как клеточная стенка водоросли может служить модельным объектом, на котором можно попытаться проследит процесс образования нефти в земной коре, длительность которого исчисляется миллионами лет. Если удастся воспроизвести генезис ископаемых видов топлив, появится возможность определить время трансформации керогена – предшественника жидкой нефти, в нефть. Это позволит вычислить нефтяной потенциал маточной породы, содержащей кероген.

Биологическое получение водорода Проблема получения водорода является одной из основных проблем технического прогресса ряда важнейших промышленных отраслей, в том числе энергетики. Водород рассматривается в качестве главного энергоносителя будущего, отчасти превосходящего основные современные энергоносители – нефть и природный газ. Теплотворная способность водорода достаточно высока (28.53 ккал/кг), что в 2.8 раза выше бензина. Водород легко транспортируется и аккумулируется в различных фазовых состояниях; в газообразном состоянии не токсичен, имеет высокую теплопроводность и малую вязкость в различных фазовых состояниях. Но главное его достоинство – экологическая чистота, единственным побочным продуктом его сгорания является вода. По прогнозам экспертов, энергетическая система будущего столетия будет «водородной», то есть будет основана на применении двух энергоносителей – электричества и водорода, наиболее удобного для использования на транспорте и в промышленных технологиях. Создание будущего крупномасштабного производства водорода ставит перед наукой задачи поиска наиболее экономичных и экологичных путей получения водорода с использованием таких источников первичной энергии, как энергия деления тяжелых элементов, термоядерного синтеза и солнечная. Проблема эксплуатации солнечной энергии активно исследуется в настоящее время. Это связано как с угрозой истощения запасов топлива, так и с все более остро стоящими вопросами защиты окружающей среды, так как топливная энергетика играет не последнюю роль в тепловом и химическом загрязнении воздушного и водного бассейнов. Количество солнечной энергии, падающей на Землю, на много порядков превосходит количество всех видов вторичной энергии. Только 0.1–0.2 % солнечной энергии поглощается зелеными растениями и только 1 % образованных в процессе фотосинтеза продуктов используется человеком в пищу. Поэтому все более требовательно встает задача более эффективного использования энергии Солнца. Современная наука ищет решения данной задачи во многих, в том числе и биологических направлениях. Особо перспективным представляется получение водорода с использованием солнечной энергии, в том числе из воды, которая является наиболее дешевым и доступным субстратом. Запасы воды в мировом океане составляют 1.3.1018 т, то есть весьма значительные.



Получение водорода возможно в результате электролиза воды, а также термохимического разложения воды с использованием отходящего тепла атомных станций.

Вода может подвергаться прямому фоторазложению под воздействием солнечных лучей:

Разрабатываются также способы получения водорода в результате фотохимического разложения воды. В основе способа лежат реакции, в которых участвует фотосенсибилизатор (А) и нечувствительное к свету соединение (В); процесс протекает в водной среде:

Цикл замыкается реакциями:

При недостатке энергии видимого излучения для разложения соединения АН2, процесс можно реализовать в две стадии с введением в систему промежуточного окислителя А":

Примером такой системы образования водорода является система с рибофлавином в качестве фотосенсибилизатора (А), триэтаноламин играет роль восстановителя (В), а метилвиологен – окислителя (А").

Сравнительно недавно показана принципиальная возможность получения водорода разложением воды с участием биокаталитических агентов.

Так, в начале 60-х гг. было установлено, что хлоропласты, выделенные из шпината, в присутствии искусственного донора электронов и бактериального экстракта, содержащего фермент гидрогеназу, способны продуцировать водород. Донором электронов в системе является ферредоксин; гидрогеназа получает электроны от ферредоксина, то есть задействована только фотосистема I. Спустя десятилетие исследователи в США установили, что хлоропласты шпината и бактериальные структуры, содержащие гидрогеназы и ферредоксин в качестве переносчика электронов, после облучения видимым светом способны образовывать водород. В данном варианте системы задействованы обе фотосистемы, I и II. В связи с тем, что применили оксичувствительную гидрогеназу клостридий, реакцию проводили в атмосфере азота при строгом отсутствии кислорода. Реакция протекает с образованием водорода, при этом вода – субстрат фотолиза, присутствует в избытке, то есть является не лимитированным исходным сырьем; источник энергии, в данном случае солнечный свет, также не ограничен.

С целью повышения выхода водорода в такой системе, нужен источник стабильных и высокоактивных гидрогеназ. Такие гидрогеназы найдены, в том числе термостабильные; продуцируются они различными представителями хемоавтотрофных водородокисляющих бактерий. В смеси с хлоропластами и метилвиологеном (переносчик электронов) такие гидрогеназы катализируют протекание процесса образования водорода длительное время, при этом стабильность процесса зависит, главным образом, от состояния хлоропластов.

Работы по созданию систем биофотолиза воды проводятся достаточно Рис. 5.2. Схема биофотолиза воды с использованием фермента гидрогеназы тем. Эти системы, независимо от природы составляющих ее компонентов, должна иметь два элемента: 1) электрон-транспортную систему фотосинтеза, включающую систему разложения воды; 2) катализаторы образования водорода. В качестве катализаторов образования водорода можно использовать как неорганические катализаторы (металлическая платина), так и ферментативные (гидрогеназы). Последние могут функционировать как в растворимом, так в иммобилизованном состоянии. Принципиальная схема системы дана на рис. 5.2. Разработки последних лет представлены различными системами: 1) включающие хлоропласты растений, ферредоксин и бактериальные гидрогеназы (рис. 5.2, А); 2) содержащие хлоропласты, медиатор (низкомолекулярный переносчик электронов) и бактериальные гидрогеназы (рис. 5.2, В); 3) с использованием фотосинтетических водорослей:

а также с бактериальными иммобилизованными клетками:

Опыт лабораторного функционирования таких систем биофотолиза позволяет провести некоторую предварительную оценку эффективности процесса. Так, при расходовании в сутки 106 Дж/м2 солнечной энергии (100 Вт/м2) система способна производить до 90 л Н2/м2 в сутки, что соответствует количеству энергии в 400 Дж.

На основе гидрогеназ, в принципе, любая растительная фотосистема способна продуцировать водород. Целью этих исследований является разработка полностью искусственных систем, действующих по схеме естественных водорослевых или бактериально-растительных систем. В принципе в такой системе станет возможным применение вместо гидрогеназы катализатора типа FeS, а вместо хлоропластов – препарата хлорофилла, а также марганцевый катализатор для извлечения кислорода из воды и высвобождения протонов и электронов.

Система биокаталитического получения водорода пока является единственным примером одностадийной системы, способной работать в видимых лучах света. Эта система чрезвычайно ценна, так как работает на неисчерпаемых источниках – энергии (солнечный свет) и сырья (вода) и выделяет при этом экологически чистый и высококалорийный энергоноситель – водород. Интенсивное совершенствование таких систем будет важным этапом в процессах превращения солнечной энергии в водород.

Перспективные и разрабатываемые направления – это получение водорода на основе растущих микробных популяций хемосинтезирующих и фотосинтезирующих организмов.



Pages:     | 1 |   ...   | 30 | 31 || 33 | 34 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«энергия сил света Москва Вест-Консалтинг 2012 Любовь Щербинина. энергия сиЛ света. М.: Вест-Консалтинг, 2012. — 226 с. На обложке использована фотография. ISBN 978-5-91865-149-0 Новая книга Любови Щербининой Энергия Сил Света представляет новаторский духовно-практический метод взаимодействия с космическими и планетарными каналами и рассказывает о целительских практиках, о мировоззрении автора-экстрасенса и развивает темы, затронутые в предыдущих ее работах Я ЗНАЮ! (О работе экстрасенсацелителя...»

«Серия: Региональная экологическая политика АСТРАХАНСКАЯ ОБЛАСТЬ Москва 2013 УДК 502. 1 (470.318) ББК 000 Я59 Авторы: Чуйков Юрий Сергеевич, докт. биол. наук, проф. Астраханского государственного университета Рецензент: Котовец Валерия Алексеевна, Экологический парламент Волжского Бассейна и Северного Каспия (Волгоград) Ответственный редактор: проф. Яблоков Алексей Владимирович, член-корр. РАН Верстка и дизайн обложки: Щепоткин Дмитрий Викторович Чуйков Ю.С. Астраханская область. Брошюра из...»

«А.Е. Алоян ДИНАМИКА И КИНЕТИКА ГАЗОВЫХ ПРИМЕСЕЙ И АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ Курс лекций Москва 2002 УДК 519.21 Издано при финансовой поддержке ББК 22.16 Российской академии наук A51 по программе целевых расходов Президиума РАН Алоян А.Е. Динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере / Курс лекций. – М.: ИВМ РАН, 2002. – 201 с. – ISBN 5-901854-05-5 Изложен курс лекций по математическому моделированию динамики и кинетики малых газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, читаемый автором...»

«ШЕСТОЕ НАЦИОНАЛЬНОЕ СООБЩЕНИЕ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ОБ ИЗМЕНЕНИИ КЛИМАТА МИНСК 2013 Шестое национальное сообщение Республики Беларусь СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ РЕЗЮМЕ 1 НАЦИОНАЛЬНЫЕ ОБСТОЯТЕЛЬСТВА, ИМЕЮЩИЕ ОТНОШЕНИЕ К ВЫБРОСАМ И АБСОРБЦИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ 1.1 Географическое положение Республики Беларусь 1.2 Республика Беларусь как государство 1.3 Природные условия 1.4 Обзор состояния климата и тенденций его изменений в Республике Беларусь за период 2000гг. 1.5 Водные...»

«Цель данного курса заключается: - в формировании у будущих специалистов объективного и целостного естественно-научного мировоззрения; - в углублении, развитии и систематизации химических знаний, необходимых при решении практических вопросов на предприятии; - в раскрытии роли химии и смежных с ней наук в развитии научнотехнического прогресса; роли отечественных и зарубежных ученых в развитии химии....»

«Системы кабельного телевидения Под редакцией доктора технических наук, профессора М.Ф. Тюхтина Издание второе, переработанное и дополненное Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2007 617 УДК 621.397 ББК 32.949 С409 Р е ц е н з е н т: кафедра Радиоэлектронные системы и устройства Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана Системы кабельного телевидения / З.А. Зима, И.А. КолС409 паков, А.Б. Романов, М.Ф. Тюхтин; Под ред. М.Ф. Тюхтина. — 2-е изд., перераб. и доп. —...»

«Аннотация Книга посвящена проблемам, с которыми сталкиваются авторитарные режимы в полиэтнических государствах, чья экономика в значительной степени зависит от непредсказуемых колебаний цен на топливно-энергетические ресурсы. Эта тематика актуальна для современной России. Задача книги – попытка объяснить, какие ошибки, допущенные Советским Союзом, не хотелось бы повторять. Книга предназначена для широкого круга читателей, интересующихся политикой современной России. 3 Егор Гайдар ГИБЕЛЬ ИМПЕРИИ...»

«Ежемесячное издание Выпуск № 7, октябрь 2013 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ Выпуск № 7, октябрь 2013 Содержание выпуска Вступительный комментарий 3 Ключевая статистика 4 По теме выпуска Экологичность нефте- и газодобычи в России 10 Грязные проблемы мировой нефтяной отрасли 15 Обсуждение Устойчивое развитие энергетики в России 18 Ресурсный национализм в Латинской Америке 23 Обзор новостей 27 Выпуск подготовлен авторским коллективом под руководством Леонида Григорьева Виктория Гимади Александр Курдин...»

«ПУТЬ К ИСТИНЕ (Азы Сокровенных Знаний) КНИГА III Из Глубины Веков 2 Прошло ещё две недели. Собираясь на очередную встречу с Ярославом для просмотра фильма Вера и обсуждения вопросов, поднимаемых Сергеем Стрижаком в проекте Игры Богов, а я даже сказал бы в киноэпопее Игры Богов, я вспомнил последний разговор со своим однокурсником, а теперь и соседом Сергеем. Помня, как шокировали его сведения, полученные на предыдущей встрече Путь к Истине, было бы интересно узнать, как он в последующем...»

«Альфред Ван Вогт Мюррей Лейнстер М. Джемисон Кордвейнер Смит Кэтрин Л. Мур Андрэ Нортон Сирил Корнблат Дэвид Келлер Джек Финней О. Лесли Лино Альдани Джеймс Типтри-младший Рэй Брэдбери Урсула К. Ле Гуин Фредерик Браун Гербен Хелинга Г. Файф Абрахам Грэйс Меррит Джек Лондон Е. Путкамер С. Блэк Герберт Уэллс М. Сейлор Ф. Марза Эрик Фрэнк Рассел Сборник зарубежной фантастики Фата-Моргана 2 продолжает одноименную издательскую серию. Кроме произведений, ранее не переводившихся на русский язык,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.