Реферат (БТ). Реферат по дисциплине Биотехнология
 Скачать 48.49 Kb.
|
|
Реферат по дисциплине «Биотехнология» Экологическая биотехнология и её задачи в решении проблем окружающей среды, вопросов охраны окружающей среды, эффективного природопользования и ресурсосбережения. Биотехнологическая обоснованность малоотходных и безотходных промышленных производств. СодержаниеВведение 3 Глава 1. Экологическая биотехнология и её задачи 4 Глава 2. Биотехнологическая обоснованность малоотходных и безотходных промышленных производств 7 Заключение 11 Список литературы 12 Введение Экологическая биотехнология направлена на охрану окружающей среды с использованием живых организмов, которые способны перерабатывать отходы производств, очищать природные среды от техногенных загрязнений, восстанавливать плодородие почв, заменить инсектициды и химические вещества — стимуляторы роста растений. Методы экологической биотехнологии обеспечивают более эффективное, по сравнению с традиционными, обезвреживание и утилизацию токсикантов, позволяют сохранить территории, которые могут быть занятыми полигонами и хранилищами отходов [5]. Проблема очистки окружающей среды от загрязнений возникла еще 5000 лет назад. Уже в Древнем Риме воды Тибра были непригодны для питья, поэтому сооружались акведуки для снабжения населения свежей водой (знаменитый римский водопровод был построен за 400 или 500 лет до н. э.), а нечистоты удаляли в море по сточным каналам [5]. Для нужд экобиотехнологии созданы рекомбинантные микроорганизмы, способные активно разлагать многие загрязнения, как природные биополимеры и их аналоги, так и ксенобиотики (нефть и нефтепродукты, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), поверхностно-активные вещества (ПАВ), хлорорганические соединения, тринитротолуол и др.), которые считались ранее устойчивыми к биодеградации. Применение живых биообъектов, в отличие от физико-химических способов очистки и восстановления сред, является более приемлемым с точки зрения экологии. Это связано с тем, что такие организмы включаются в трофические цепи питания, природный круговорот веществ без образования отходов и с помощью кометаболизма способны полностью минерализовать органические загрязнения [5]. Глава 1. Экологическая биотехнология и её задачи Такие актуальные проблемы, стоящие перед человечеством второй половины XX века, как дефицит чистой воды и пищевых веществ (в особенности белковых), загрязнение окружающей среды, недостаток сырьевых и энергетических ресурсов, необходимость развития новых средств диагностики и лечения заболеваний, не могут быть решены традиционными методами. Поэтому возникла острая необходимость в разработке и внедрении принципиально новых методов и технологий. Большая роль в решении комплекса этих проблем отводится биотехнологии, в рамках которой осуществляется целевое применение биологических систем и процессов в различных сферах человеческой деятельности. В современной биотехнологии в соответствии со спецификой сфер ее применения целесообразно выделить в качестве самостоятельных ряд разделов:
Особое место и роль в комплексе наук биотехнологического профиля и биотехнологических процессов принадлежит экологической биотехнологии в связи с обострением проблем охраны окружающей среды. Экологическая биотехнология это специальное применение биологических систем и процессов для решения задач охраны окружающей среды и рационального природопользования [4]. Эти процессы включают утилизацию сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов, очистку стоков и газо-воздушных выбросов, деградацию ксенобиотиков, получение эффективных и нетоксичных препаратов для борьбы с болезнями и вредителями культурных растений и домашних животных, а также создание альтернативных и безвредных для окружающей среды способов воспроизводства пищи, лекарственных препаратов, энергоносителей и добычи полезных ископаемых [4]. Биотехнология должна помочь сельскому хозяйству получить продукты питания с минимальным применением средств химизации.
Биотехнологические процессы многолики по своим историческим корням и по своей структуре, они объединяют элементы фундаментальных наук, а также ряда прикладных отраслей, таких, как химическая технология, машиностроение, экономика. Научная многоликость биотехнологии в целом и ее раздела, имеющего целью решение природоохранных задач, удивительна: они использует достижения наук биологического цикла, изучающих надорганизменный уровень (экология), биологические организмы (микробиология, микология), суборганизменные структуры (молекулярная биология, генетика). Через биологию на биотехнологию влияют химия, физика, математика, кибернетика, механика. Современные биотехнологии также остро нуждаются в научно обоснованной проработке технологии и аппаратурном оформлении. Поэтому необходима органичная связь с техническими науками — машиностроением, электроникой, автоматикой. Общественные и экономические науки также имеют большое значение в развитии экологической биотехнологии, так как решаемые ею практические задачи имеют большое социально-экономическое значение для развития любого общества [4]. Глава 2. Биотехнологическая обоснованность малоотходных и безотходных промышленных производств Природные круговороты веществ являются практически замкнутыми. В естественных экосистемах вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других. Антропогенный круговорот веществ значительно разомкнут, сопровождается большим расходом природных ресурсов и большим количеством отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Создание даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так как это борьба со следствием, а не с причиной. Поэтому основной задачей является разработка технологий, позволяющих сделать антропогенный круговорот как можно более замкнутым, так называемых малоотходных и безотходных технологий [3]. Безотходная технология представляет собой такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: ресурсы производство потребление вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования. Отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство [1]. Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики. Создать абсолютно замкнутый круговорот веществ теоретически возможно, но все равно будут потери энергии в виде тепла. Поэтому термин «безотходная технология» условен, и правильнее использовать термин «малоотходная технология» [3]. Термин «безотходная технология» впервые был предложен российскими учеными Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В странах запада вместо этого термина используют термин Pure or more pure technology – чистые или более чистые технологии. Безотходная технология – это синтез и практическое применение различных областей знаний, методов и средств для того, чтобы создать систему, позволяющую максимально рационально использовать природные ресурсы и защитить окружающую среду. Безотходное производство предусматривает, что экономия природных ресурсов происходит на всех этапах производства – начиная от рациональной добычи природных ресурсов и заканчивая конечной продукцией, которая должна удовлетворять следующим требованиям:
Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках:
Теория безотходного производства представляет собой идеализированную модель производства, на практике такого производства не существует. На каждый этап производства требуется затрачивать энергию, которую можно получить только извне, делая невозможным создание абсолютно замкнутой системы. Кроме того в процессе производства и потребления происходит износ исходных материалов, что, в свою очередь, опять заставляет искать ресурсы за пределами замкнутой системы. Вследствие этого мы можем сделать вывод, что понятие безотходной технологии условно. Под ним понимается теоретический предел или предельная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично (отсюда малоотходная технология). Но с развитием современных наукоемких технологий безотходная технология должна быть реализована все с большим приближением к идеальной модели [3]. На сегодняшний день были разработаны следующие рекомендации по организации малоотходных производств: 1) все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырье; 2) технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию; 3) единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному КПД и минимальным потерям; 4) необходимо широко использовать автоматические системы управления, что обеспечит оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ; 5) выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы, сырье [3,6]. Безотходное производство стремиться работать так же, как и безотходное функционирование экосистем в природе. Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной окружающей среды от промышленных загрязнений, относят к безотходной и малоотходной технологиям. Необходимо помнить, что оценка степени безотходности производства – очень сложная задача, и единых критериев для всех отраслей промышленности нет. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение [1]. Важным условием малоотходной технологии является рециркуляция – повторное использование материальных ресурсов, позволяющее экономить сырье и энергию и уменьшить образование отходов [2]. В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду входят:
Большие перспективы в области охраны окружающей среды и рационального природопользования имеют достижения биотехнологии. Заключение Экологическая биотехнология один из разделов биотехнологии, посвященный решению задач охраны окружающей среды и рационального природопользования с применением биологических систем и процессов. Эти процессы включают утилизацию сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов, очистку стоков и газовоздушных выбросов, деструкцию ксенобиотиков, получение эффективных и нетоксичных препаратов для борьбы с болезнями и вредителями культурных растений и домашних животных, а также создание альтернативных и безвредных для окружающей среды способов воспроизводства пищи, лекарственных препаратов, энергоносителей и добычи полезных ископаемых [5]. Внедрение новейших методов в настоящее время производит переворот в различных областях биотехнологии, включая эколого-биотехнологические процессы. Эти методы позволяют интенсифицировать экологически чистые биотехнологии воспроизводства пищи и кормовых препаратов, решать нетрадиционными методами задачи обеспечения человечества материальными иэнергетическими ресурсами и природоохранные проблемы [5]. Таким образом, корни биотехнологических процессов уходят в далекое прошлое, а их будущее необычайно перспективно. Список литературы
|