Екологічні аспекти генної інженерії

Відомо, що споживання природніх енергетичних ресурсів в усьому світі набагато перевищує відновлення запасів корисних горючих копалин. Зрозуміло, що необхідні пошуки нових нетрадиційних рішень. Одним з найбільш перспективних напрямків є використання біомаси зелених рослин. Які є консервантами сонячної енергії. Всього 2 % біомаси рослин використовуються для їжі людини на корм тварин, інша кількість в 20 раз перевищує річне використання енергії корисних копалин. Іншими словами, конверсія рослинної біомаси в енергію, може допомогти вирішити енергетичні проблеми. Традиційний спосіб використання рослин для отримання тепла – зпалювання – дуже мало ефективне, реалізується тільки 10 % енергозапасів, при чому навколишнє середовище забруднюється димом, а в атмосфері накопичується діоксин вуглецю. Альтернативною є конверсія біомаси в біогаз, біоетанол, за допомогою ГМ мікроорганізмів. При цьому реалізується 50-80% потенційної енергії без забруднення атмосфери без шкідливих відходів. Відходи такого виробництва служать високоякісним добриво. Основним продуцентом тут є метаногенні бактерії з царства Архей, підцарства Евріархеот. Принцип дії установки затримання біогазу, чи метантенка, наступний: при високій температурі і відсутності молекулярного кисню відбувається зброджування органічних речовин різноманітною мікрофлорою, в результаті чого утворюється водень і вуглекислота. Далі за справу беруться метаноутворюючі Археї, які використовують ці гази для карбонатного дихання, отримуючи необхідну для життя енергію і виділяючи метан: 4 Н₂ +СО₂ =СН₄ + Н₂О.

Отримання біогазу (СН₄ /СО₂ =2/1) з відходів сільського господарство піонером є Індія, де на даний час функціонує більше 1 млн. установок для отримання газу, який використовується для побутових потреб. В Китаї функціонують більше 70 млн. малих метантенків, які служать основним джерелом енергії в сільській місцевості і задовольняють потреби 70% сільських родин, де біогаз використовується для опалення будинків і приготування їжі.

З рослинної сировини можна отримувати не тільки горючі гази, але й спирт етанол. Тут в основі лежить процес бродіння, а головний продуцент- пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae:

С₆ Н₁₂ О₆ = 2С₂ Н₅ ОН + 2 СО₂

Вперше ідея застосування біоетанолу для енергетичних цілей виникла в 1975 році в Бразилії, а до 1997 року було зекономлено 35,6 млрд. доларів на зменшення експорту нафти. Потім подібні програми були розроблені в 1978 році в США і в 1998 році в Канаді. Біоетанол використовується в якості моторного топлива або в чистому вигляді, або з додаванням бензину. Різні види топлива можуть містити від 10-24% біоетанолу. Масштаби виробництва етанолу в якості топлива з кожним роком збільшуються. В найближчі роки біосистеми зможуть забезпечити 10-15% виробництва енергії в таких країнах, як США і Канада, і складають основу енергетики в Бразилії, Китаї, Індії, на Філіппінах.

Наступна серія біотехнології природоохоронного плану направлена на очистку земель і водоємів. Відомо, що основну шкоду, в навколишньому середовищі наносять стоки хімічних підприємств, які складають різні синтетичні органічні з’єднання, розкладання яких в природі проходить дуже повільно. Багато з таких відходів являються ксенобіотиками - токсичними речовинами, які не включать в метаболізм живих організмів. Ці речовини, створені фантазією людини, і природа їх не знає. Мікробіологи вивчають шляхи катаболізму ксенобіотиків, можливості їх розкладання і детоксикацію. Серед великого різноманіття бактерій можна знайти окремі організми, які використовують самі унікальні варіанти шляхи метаболізму, які включають незвичні хімічні з’єднання. Спираючись на глибокі знання фізіології бактерій, вчені створюють організми з такою комбінацією метаболічних шляхів, що стає можливим переробка або розкладення самих незвичних, в тому числі токсичних з’єднань. На основі цих досліджень створюються біологічні способи очистки води від неприродних з’єднань, а також методи, які дозволять контролювати забруднення природного середовища. В наш час річний об’єм продажу таких препаратів для контролю і моніторингу забруднень складає біля 10 млн. доларів, а в найближчій перспективі ця цифра може досягнути 200 млн. доларів.

Ще одна проблема, яка стоїть перед людством – забруднення земель і водоємів нафтою і нафто - продуктів. Подібні забруднення складають великі площі біля місця видобутку нафти, нафтоперероблюючих підприємств і портів. Нерідко причинами екологічних бід є аварії на суднах, особливо танкерах, коли нафтою забруднюються акваторії і береги рік і морів. Методи генної інженерії ефективно використовуються для розробки штамів - деструкторів, які можуть швидко розкладати масивні скупчення нафтопродуктів.

Поиск по сайту: