|
- Mavzu: Tabiatda qayta tiklanuvchi muqobil energiya manbalari
|
| bet | 29/30 | | Sana | 21.05.2024 | | Hajmi | 5,71 Mb. | | #248935 |
Bog'liq mutaxasisilikka kirish9 - Mavzu: Tabiatda qayta tiklanuvchi muqobil energiya manbalari
Reja
1 Biotexnologiya usullarini energiya ishlab chiqarishda qo‘llash..
2. Metanol olish
3. Etanol ishlab chiqarish
Energiya ishlab chiqarishda biotexnologiyani qo‘llash. Quyosh energiyaning bitmas tuganmas manbaidir. Yer yuzidagi o‘simliklarda sodir bo‘ladigan fotosintez jarayoni yordamida yaratiladigan energiya zahirasini tabiiy qazib olinadigan energiya zahirasi bilan taqqoslab ko‘ramiz.
Quruq biomassaning yonishi natijasida hosil bo‘ladigan energiya miqdoriga qaraganda, shu biomassani mikroorganizmlar yordamida qayta ishlash oqibatida to‘planadigan uglevodorodlar va biogaz (metan) dan olinadigan energiya ancha samarador ekanligi barchaga ayon.
Metanli “bijg‘ish”, yoki biometanogenez, - ya’ni biomassani energiyaga aylanishi anchagina ko‘hna jarayondir. Bu jarayon 1776 yil Volt tomonidan ochilgan bo‘lib, u botqoqdan chiqadigan gaz tarkibida metan bor ekanligini kuzatgan edi. Bu jarayon natijasida hosil bo‘ladigan biogaz tarkibi 65% metan, 30% karbonat angidrid, 1% serovadorod va juda kam miqdorda kislorod, vodorod va uglerod zakisidan ( ikki valentli uglerod oksidi) tashkil topadi.
Shunday qilib, metanli bijg‘ish XVIII asrning oxirlarida ochilgan bo‘lib, ushbu murakkab jarayonda bir qancha mikroorganizmlarning turlari ishtirok etadilar (ko‘proq, Methanobacterium va M.hungati). Biogaz olishda metan hosil qiluvchi ko‘p komponentli mikroblar assotsiatsiyasi talab qiladigan organik mahsulotlar aralashmasidan (somon, qushlar va hayvonlar chiqindilari, suvo‘tlari, sellyuloza saqlovchi biomassalar va h.k) foydalaniladi.
Biogaz allaqachon Xitoy, Hindiston va Fillipinda Fransiyada va boshqa mamlakatlarda keng ishlab chiqarilmoqda. Metan faqatgina energiya ishlab chiqarish uchungina zarur emas. Uning olinishi sanoat va qishloq xo‘jaligi chiqindilarini qayta ishlash va atrof muhit muammolarini hal qilish bilan ham uzviy bog‘liqdir. Hattoki, chiqindilardan metan olish natijasida hosil bo‘ladigan kuldan Isroillik olimlar V12 vitaminini ajratib olishni ham yo‘lga qo‘yganlar.
Tibbiyot uchun zarur bo‘lgan bu vitamin metan hosil qiluvchi bakteriyalar tomonidan sintez qilinadi.
Biomassani energiyaga aylantirishni boshqa yo‘llari ham ma’lum. Ulardan biri biomassa tarkibidagi sellyulozani dastlab glyukozagacha parchalaydigan keyin esa uni spirtga aylantira oladigan fermentlar va achitqilar yordamida amalga oshiriladi. Bugungi kunda bu jarayon sanoat asosida yo‘lga qo‘yilgan. Gen va hujayra muxandisligi usullaridan foydalanib, sellyulozani yuqori tezlikda parchalovchi fermentlar sintez qiladigan zamburug‘larni mutant shtammlari yaratilgan. Biroq bunda katta muammo mavjud bo‘lib, Gen muxandisligi usulida yaratilgan yuqori darajada sellyuloza parchalovchi mikroorganizmlar atrof muhitga nazoratsiz tarqalganda tabiatdagi o‘simliklar olamiga hamda sellyuloza maxsulotlari saqlovchi maxsulotlarga katta zarar yetkazishi mumkinligini e’tiborga olmoq zarur.
Etanol - ekologik toza yoqilg‘idir. Undan keyingi yillarda dvigatellarning harakatga keltiruvchi ichki yonilg‘isida ham foydalanilmoqda. Etanolning qo‘llanilish yo‘llari xilma-xildir ( 1 - rasm).
Sanoatda bir qator o‘simliklardan, jumladan boshoqli o‘simliklar (xususuan, makkajo‘xori), kartoshka, maniok, eryong‘oq, qand lavlagi, shakar kamish, tapinambur va boshqalar etanol olish uchun samarali manba sifatida foydalanilib kelinmoqda ( 1 - jadval). SHakar qamish va qand lavlagisi asosan uglevodorodlar, ko‘proq saxaroza zahirasi hisoblansa, tapinamburda ko‘proq inulin qolganlarida esa kraxmal ko‘proq to‘planadi.
№
|
Maxsulot
|
Hosildorlik tga
|
Dastlabki uglevodlar saqlashi, %
|
Etanol chiqishi
|
lt
|
lt
|
1
|
Shakarqamish
|
56
|
13-14
|
67-76
|
4032
|
2
|
Kassava
|
8,2
|
30
|
172-194
|
1592
|
3
|
Makkajo‘xori
|
3,2
|
60
|
345-388
|
1172
|
4
|
Shakarqamish melassasi
|
2,4-4,0
|
50
|
258-291
|
878
|
5
|
Kartoshka
|
1,6
|
17
|
98-100
|
166
|
Saxaroza va kraxmal oddiy Saccharomyces cerevisae achitqisi yordamida achitiladi. Oxirgi vaqtlarda ushbu jarayonlar uchun boshqa turkumdagi mikroorganizmlardan ham foydalanish bir qadar kengaygandir. Masalan: agava sharbatini achitish qobiliyatiga ega bo‘lgan Zymomonas bakteriyasiga e’tibor qaratilmoqda.
Ayni vaqtda bu bakteriyalarning substratni utilizatsiya qilishini chuqurlashtirish maqsadida gen muxandislik ishlari hamda enzimologiya muxandisligi ustida ham ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda.
Polisaxaridli substratlarda etanol tayyorlash jarayonida ko‘proq termofil mikroorganizmlar istiqbolli hisoblanadi. Masalan: sellyuloza saqlovchi maxsulotlardan etanol tayyorlashni o‘ta yuqori darajada chiqishini ta’minlovchi mikroorganizm - bu Clostridium thermohydrosulfuricum bakteriyasidir.
Mahsulot miqdorini oshirish maqsadida, mikroorganizmlarni hosildorligi ular ishlab chiqaradigan fermentlarni faolligi va mo‘tadilligini ko‘tarish maqsadida yangi-yangi bakteriyalar topish va ularni turli xil manbalarga immobilizatsiya qilishni yo‘llari takomillashtirilmoqda. E’lon qilingan ma’lumotlarga ko‘ra uglevodorod saqlovchi substratlar fermentatsiyasidan olinadigan etanol (2000 y) traditsion kimyoviy usulda olinadigan spirtdan arzon.
Uglevodorod saqlovchi manba sifatida bir qator mikrosuvo‘tlaridan foydalanish mumkinligi ham isbotlangan (Bothryacoceus, Isochrysis va boshqalar). Ba’zi bir suv o‘tlari hujayralarining quruq biomassasida uglevodorodlar miqdori 15-80% ni tashkil etadi. Uglevodorodlarni eng ko‘p saqlovchi mikroorganizm B.braunii bakteriyasidir, shu tufayli ham bu bakteriyani energiya manbai sifatida qo‘llash mumkinligi isbotlab berilgan.
VODOROD - kelajak yoqilg‘isi hisoblanadi.
Vodorodni - kimyoviy va elektrokimyoviy usullarda olish iqtisodiy samarasizdir. SHuning uchun ham keyingi vaqtlarda mutaxassislar e’tiborni vodorod ajratuvchi mikroorganizmlarga qaratishdi. O‘tgan asrning 60- yillarining boshlaridayoq ismaloq (shpinata) xloroplastlari sun’iy elektron donorlari va gidrogenaza fermenti saqlovchi bakteriyalarni ekstraktlari ishtirokida vodorod chiqarishi aniqlangan edi. Bu tizimni quyidagicha izohlash mumkin:
Elektronlar donori e- 1-fototizim e- elektron o‘tkazgich e- Gidrogenaza q H2.
Gidrogenaza elektronlarni ferredoksindan oladilar. Ushbu tajribada xloroplastlar ta’sirida suvni fotolizi pasaytirilgan vodorod manbai bo‘lib organik moddalar xizmat qilishgan va ular elektron donorlarni sifatida ishlatilgan.
Bu xususiyat xemotrof bakteriyalar, sianobakteriyalar, ba’zi bir suv o‘tlari va sodda hayvonlarga ham xosdir. Hozirgi vaqtda vodorod ishlab chiqarishning biotexnologik tizimini ko‘rsatib beruvchi bir qancha variantlar taklif etilgan Olimlar hozirgacha mikroorganizmlar va o‘simliklarda fotosintez samaradorligini oshirish muammosini hal etish bo‘yicha ham katta muvaffaqiyatlarga erishganlaricha yo‘q. Bu sohada olib boriladigan ilmiy tadqiqotlar fotosintezlovchi mikroorganizmlarning turli xil mutantlarini ajratish, ularning xususiyatlarini o‘rganish va amaliy maqsadlarni hal qilish maqsadida foydalanish darajasiga chiqdi.
Masalan: bir qator fotosintezlovchi mikroorganizmlar quyosh energiyasi biokonversiyasi hisobiga ammoniy hosil qilish xususiyatini namoyon qilishi aniqlandi. Ma’lumki, ko‘pgina gerbitsidlar fotosintez jarayonini sekinlashtiradi, yaratilgan yoki tanlangan mikroorganizmlar mutantlari gerbitsidlarga sezgir emas, shunday ekan fotosintez jarayoni kuchli bo‘lgan o‘simliklar navlarini yaratish, ularni gerbitsidlarga bardoshligini oshirish yo‘li bilan chambarchas bog‘liq bo‘lishi lozimdir.
Ta’kidlash lozimki, fotosintezlovchi bakteriyalar sanoat gazlari, zaharli mahsulotlarniparchalash va sanoat chiqindilarini tozalashda ham ishtirok etadilar.
Biotexnologik bioenergetika asosan noananaviy tirik organizmlar energiyalaridan bioyoqilg‘i sifatida foydalanishni o‘z oldiga asosiy maqsad qilib qo‘yadi. Ayni vaqtda bunday elementlar biologik datchik- (o‘tkazgichlar) biosensorlar yaratishda qo‘llanilmoqda.
|
| |
