|
Prinsp. Havfli moddalar hosil bo'lishini oldini olish maqsadida real vaqt rejimida nazorat qiladigan analitik usullar zarur.
12 Prinsp
|
| bet | 11/17 | | Sana | 02.03.2022 | | Hajmi | 0.95 Mb. | | #2865 |
11 Prinsp. Havfli moddalar hosil bo'lishini oldini olish maqsadida real vaqt rejimida nazorat qiladigan analitik usullar zarur.
12 Prinsp. Moddalar va ularning shakllari oqib chiqib ketish, portlash va yong'in kabi baxtsiz hodisalarni kamaytirishni hisobga olib tanlanishi ushbu prinspga amal qilinsa, mahsulot tayyorlovchi zavod ishchilari uchun ximikatlar bilan ishlaganda xavf minimumga tushadi va oqib (siriqib) chiqib ketishi yoki portlash sodir bo'lishi natijasida xavfli ximikatlarning tasodifan chiqindiga chiqishiga yo'l qo'yilmaydi.
Kimyo-bu ko'pvariantli fan va ko'pgina sintezlar va texnologiyalar birgina mahsulotni olish uchun har xil reagentlar va usullardan foydalanishga yo'l qo'yadi. Mana yana bitta misol, bu safar alkenni bromlash illyustratsiya qilinadi. Bu yerda ancha xavfsiz erituvchi (xlorlangan uglevodorodlar o'rniga spirt)dan foydalaniladi, juda agressiv brom inridin nerbromat bilan almashtirilgan, u molekulyar bromni in situ generatsiya qiladi.
An'anaviy yondashish
"Yashil" yondashish
Etiboringizga qaratilgan bizlar qayd qilgan prinsplar atrof -muhitni himoyalashga imkon beradi, ishlab chiqaruvchi kompaniyalarga ifloslanish ustidan nazorat qilishdagi harajatlarni kamaytirish va kam miqdor energiyadan foydalanish yo'lida iqtisodiy tejamkorlikni ta’minlaydi.
2.3.Yangilanadigan hom ashyo manbalari va energiyalar.
Dunyoda neft va gaz kimyo sanoatining asosiy xom ashyosi hisoblanadi. Neftning jahon bo’yicha zaxirasi 2 trilion barreley bilan baholanadi, biroq hozir neft konlarida 2000 marta kam neft bor. Bu ulkan bo’lib tuyulsada, esdan chiqarmaslik kerakki, neft ham (gaz va ko’mir kabi) tugallanadigan manba.
Industriyaning neftga bog'liqligi, iqtisodiyotning neftga bog'liqligiga olib keladi.
Yangilanadigan xom-ashyolar, chunonchi biomassani jalb qilish g'oyasi, yangilik emas. Haqiqatdan ham, har yili yerdagi o'simliklar fotosintez yordami bilan 30 milliard tonnaga yaqin uglerodni to'playdi (o'z vaqtida atmosfera kislorodning uchdan biri fotosintez natijasida ajralgan kislorod hisoblanadi!) neftni esa biz o'n marta kam yo'q otamiz. Shunday ekan, nima uchun organik birikmalarni o'simliklardan o'zlashtirmaymiz degan haqli savol tug’iladi?
Insoniyat o'simliklardan issiqlik olish rolida qadim zamonlardan buyon foydalanib kelmoqda, ko'pgina o'rmonlar yo'qolib ketguncha yog'och bilan isitganlar. XX asrning 30- yillarida esa AQSH da ayrim fermerlar o'z uylarini don yoqib isitganlar. Endi o'simliklar, katta kimyoga xizmat qiladiganga o'xshaydi. Bu g'oyani ishlab chiqish uchun birinchi turtki 1970-yillardagi neftga bo'lgan krizis sabab bo’ldi, o'shanda neft bahosi birinchi marta yuqoriga sakragan. O'shandayoq Amerikaliklar makkajo'xori kraxmalidan mikroblar yordamida "kraxmal-glyukoza-spirt" sxemasi bo'yicha yoqilg'i spirtini olish biotexnologiyasini ishlab chiqqan[24-32]. Nafaqat ishlab chiqqanlar, balki 1980-yillarda bir qancha zavodlar qurishgan, ular hozir 6 million tonna spirt olinmoqda. Bu spirt benzinga qo'shilib (10 % gacha) "gazolin" olinadi.
Bunda oktan soni oshadi, shuning uchun bu behzinga zaharl tetraetil qo'rg'oshini qo'shish kerak emas, ajraladigan gazlarida havfli gazlarning miqdori sezilarli kamayadi va benzin 10% kam sarflanadi. Biotexnologlar kimyoviy mahsulotlarni yangilanadigan xom ashyodan ishlab chiqarilishiga "Yashil" kimyo deydilar. Bu o’simliklarning selyuloza va kraxmal biomassalaridir. Shunday qilib spirtni dondan ishlab chiqarish bu “Yashil” kimyoning eng dastlaki qadami bo’lgan. Butun dunyoda 13 million tonna yoqilgi spirti shundan ishlab chiqariladi (AQSH da 5 million tonnaga yaqin). Uning bir tonnasining narxi 300 dollar. Bugungi kunda spirtni etilendan ishlab chiqarish hamma mamlakatlarda to’xtatilgan, bu usulda olingan spirt qimmat. Haqiqatdan ham, biotexnologiya shunchalik ratsional ekanki, chunki bugun yoqilgi spirtining narxi, an’anaviy sxema boyicha etilendan olinadigan spirtga nisbatan ikki barobar arzon- tonnasiga 600 dollarga qarama qarshi 300 dollar. Ko’pgina biotexnologik ishlab chiqarishni insonlar nafaqat biologiyaning asosiy qonunlari ochilguncha balki mikroorganizmlarning o’zlarini mavjudligidan ancha oldin o’zlashtirganlar. Ularga masalan, non, vino, sirka, pivo, sir va boshqalar ishlab chiqarishni kiritishi mumkin. Biotexnologiya asosida to’qimalarda boradigan jarayonlar yotadi. Dastlabki substansiyalar sifatida asosan tabiatda tarqalgan har xil uglerodli birikmalar glyukoza, kraxmal, spirtlar, organik kislotalar, karbonat angidrid, metan va boshqa uglevodorodlardan foydalanadi. Shu tufayli mikroorganizmlar mahsulot sifatida ko’pgina juda muhim moddalarni sintez qilishga qodir aminokislotalar, har xil oqsillar, fermetlar, vitaminlar, garmonlar antibiotik va boshqalar. Bakteriyalar insoniyatga zarur moddalarni ishlab chiqarish bo’yicha haqiqiy molekulyar fabrikalar sifatida ma’lum bo’ldilar va bu fabrikalar “Yashil” kimyo prinsplariga amal qilib ishlaydilar.
Mikroblarni o’zlashtirishda insonlarning birgina yutug’i XX asrning 40-yillarida pensilin antibyotigini olish bilan bog’liq.
Antibyotiklar- bu kelib chiqishi biologik moddalar mikroorganizmlarni o’ldirishga yoki ularning o’sishiga to’sqinlik qilishga qodir. Tabiatda antibyotiklar yordamida mikroorganizmlar bir birlari bilan reaksiyalarga kurashadilar. Birinchi antibyotik –pensilinni 1928 yilda ingliz bakterologi A.Ffliming ochgan. Antibyotiklarni ulkan masshtabga ishlab chiqarishni tashkil etishi 40-yillarda sanoat biotexnologiyasining shakllanishida hosil qiluvchi rol oynaydi. Yog’och, poya, barglar, samon-bularning hammasi lignin, tselyuloza va sellobiozadan tarkib topgan. Lignin, aromatik spirtlarning (oddiy aromatik spirt, benzil spirtlari ) n-gidroksikorig lar-o’simliklarning to’qima qavatlarida to’planadi, ularni mustahkam qiladi. Har qancha harakat qilgan bilan, ligninni shakarga aylantirib bo’lmaydi, shuning uchun o’simliklar massasidan keraksiz ligninni chiqarish mumkin bo’lsin, uning xossasiga 30% 1 gacha to’g’ri keladi. Qolgan sellyuloza va sellobioz fermentlar yordamida glyukoza-fruktozalar siropga aylantiriladi-buni qilaoladi. Bu sirop fermentatsion, keyin esa kimyo sanoati uchun unversal hom ashyo bo’ladi. Hozirdayoq 60% shirinliklarni glyukoza-fruktozali siropidan oladilar. Zamonaviy koka-kola va pepsi-kolalarda shakarning ma’lum qismi shunday sirop bilan almashtiriladi. Baholangki, glyukoza-fruktoza siropi olish uchun yashash chiqindilari ham hom ashyo bo’lishi mumkin. Har bir Amerikalikka bir yilda 2,5 tonna yashash chiqindilari to’g’ri keladi, ulardan 69%-qog’oz, karton, sellyuza olinadiu. Ushbu shirin sirop qayta kimyoga nima yordam berishi mumkin? Shakardan fermentlar yordamida har xil kislotalar-shavel, sut, limon, etalon va boshqalar , bu kislotalardan esa-kimyo industryasi uchun ulkan miqdordagi yarim mahsulotlar olinadi. Masalan, agar cut kislotasidan suv chiqarilsa , u holda akril kislota olinadi (bu to’g’risida to’liqroq pastga qarang) akril kislotasidan tetragidrofuran, atsetaldegid, etilenglikol, propilenglikol tayyorlanadi.
Hamma hollarda kimyoviy jarayonlardan emas, biologik jarayonlardan foydalanilganda ancha arzon hom ashyo va xavfli chiqindilar miqdorining kamayishi hisobiga harajatlar 9 dan to 90% intervaligacha kamayishiga olib keladi. Shu bilan birga biotexnologiyaga asoslangan dorivorlarni ishlab chiqarishning o’sishi, doimo boshqa biotexnologiyalarni o’sishidan afzal bo’ladi. Analitik sharxlovchilar “hatto iqtisodiy pasayish davrida ham odamlarga dorilar kerak” deydilar. Resurslarni yangilanadigan bazadagi kimyoga bazan “oq” kimyo deyiladi. Shu bilan birga u bio texnologiyaning qismi bo’lib qoladi. Biotexnologiyaning rivojlanishida shak shubhasiz –AQSH liderdir. 2001-yilda u yerda programma qabul qilingan, unga muvofiq amerikaliklar 2025-yilda kimyo sanoatining 25 % ini o’simlik hom- ashyosida o’tkazmoqchilar. Bu hamma kimyoviy mahsulotlarning to’rtdan bir qismi o’simlik biomassasini fermentativgidrolizdan olinadigan shakar aralashmalaridan ishlab chiqarishni, qolgan 75 % esa avvalgidek neft va gazdan olinishini anglatadi.
Yana bir muhim moddani olishga amerikaliklar kirishdilar-bu sut kislotasi (tuzilish formulasiga qarang) Makkajo’hori kraxmali shakarlanadi va glyukoza siropi olinadi. Fermentatsiyalash, ya’ni sut kislotasini biotayyorlash , ulkan sterillangan apparatlarda ming kubometrlarga yaqin boradi, ularda mikroblar, suv, mineral tuzlar bo’ladi va ularga glyukoza beriladi. Bir sutkadan keyin sut kislota hosil bo’ladi. Chiqindilar mikrobli biomassa va kultural suyuqlik. Ularni quritadi, qattiq qismi bilan hayvonlar boqiladi, suyuqlik esa o’tin sifatida foydalaniladi. Zaxarli moddalar hosil bo’ladi. Kimyo zavodlaridagidek murakkab bo’lmagan tozalash ishlari mavjud.
To’liq quvvatdagi birinchi ana shunday zavod 2001-yilda ishga tushirilgan, u bir kilogrami glyukoza va bir kilogrami sut kislotasidan 140 ming tonna nazariy jihatga yaqin konversiya qiladi. Glyukozaning o’tmishdoshi bo’lib ko’p hollarda makkajo’hori kraxmali hizmat qiladi, garchi boshqa mamlakatlarda ishlab chiqarishda kartoshka, guruch, bug’doy va shakar lavlagi kabi uglevodlar manbai ko’rib chiqiladi. 2002-yilda 70 ming tonna sut kislotasi biodegratlanadigan polilaktatga qayta ishlanadi. (“Natura Works” nomi bilan ishlab chiqariladi). 2,5 kg makkayidan (tarkibida 15% suv va 66% kraxmal bo’lgan ) o’rtacha bir kg polilaktat olish mumkin. 2007-yil 500 ming tonna plastik ishlab chiqargan. Bu katta olg’a borish, shuning uchunki 2001-yilgacha butun dunyoda faqat 60 ming tonna sut kislotasi tayyorlangan garchi uni konservalash uchun, tekstil sanoati va boshqa texnik zaruratlar uchun qadimdan ishlab chiqarilgan bo’lsa ham
Polilaktat-sut kislotani molekulalararo eterifiksiyalanish mahsuloti, polilaktat shunisi bilan yaxshiki tabiatda izsiz parchalanadi, buning ustiga yetarlicha tez, ikki uch haftada. Ilgarilari hech kimning xayoliga sut kislotasidan polimer qilish kelmagan, hozir u allaqachon qimmatli maxsulotga aylanadi.
Hozir esa biodegradatsiyalangan polilaktat asta sekin polietilen upakovkalari o’rnini oladi. Tasavvur qilinga , yogurtdan qolgan bankachani unchalik madaniyatsiz bo’lgan odam suvga yoki gazongo tashladi oz kunlarda karbonat angidrid gaziga va suvga parchalanib yo'q bo'lib ketadi. Shunday qilib neft kerak bo'lmaydi.
Sut kislotasi va undan plastikni nafaqat AQSH da olinadi. Hozir polilaktatdan iplar qilinmoqda va bunga kimyogarlar ham qo'shiladilar. Ipni L- va D-gazomerlari aralashmasidan cho'zish (sut kislota ikkita streoizomer shaklda bo'ladi) ko'proq texnologik va ishlov berishga qulay ekan. Ikkala izomerni ham sintez qiladigan mikroblar ham bor. Tola tayyorlashning maxsus texnikasi ishlab chiqildi, unda allaqachon maykalar tikilmoqda. U osonlik bilan terni yutadi, eskirsa kompostga tashlang, uch oydan keyin mayka karbonat angidrid va suvga aylanadi. Yana polilaktatdan plyonkalar qilinadi, ular bioparchalanadigan gaz o'tkazadigan, oziq -ovqat mahsulotlari va maishiy texnikalari uchun upakovkalar, oziq- ovqat konteynerlari, sport kiyimlari, klyonkalar, pochta konvertlariga shaffof elementlar va boshqalar.
Mikroblar va bakteriyalar-bu biokatalizatorlar, ular "Yashil" kimyoning tabiiy instrumentlari bo'lib hisoblanadi. Biokatalizatorlar sezilarli ustunlikka ega- hamma reaksiyalar atrof muhit temperaturasida va bosimida boradi. Mikroorganizmlar yordamida organik kimyo uchun hom ashyo bo'ladigan boshqa moddalarni ham sintez qiladi. AQSh da sxema ishlab chiqilgan, u bo'yicha 40-50 yil asosiy kimyoviy maxsulotlarni faqat ikkita : sut va qahrabo kislotalaridan olish mumkin. Sut kislotasi digidratlanishidan akril kislotasi olinadi: boshqa jarayonlarda tetragidrofuranlar va boshqa birikmalar hosil bo'ladi. Yantar kislotasini ishlab chiqish uchun tajriba ustanovkasi yaratilgan.
Yantar kislotasi, limon kislotasidek oziq-ovqat sanoatida nordonlashtirishda foydalaniladi. U poliefirlar ishlab chiqarishda monomer sifatida istiqbolli.
Biomassani qayta ishlash, yoqilg'i spirtini olish albatta energetik muammoni butunlay yecha olmaydi. Modomiki kimyo faqat 10% neftdan foydalansa, qolgani yonadi. Biomassa xom ashyoni to'rtdan bir qismini o'rnini olsa, asr o'rtalarida yarmini olishi mumkin, ammo bu bugun istemol qilinayotgan neftning jami 5% ga teng. Yoqilg'i spirti 3-5% benzinni o'rnini olsa, ammo bu ham energetik muammoni yecholmaydi biroq, kam ajraladi, xom ashyo hosil bo'lmaydi.
Shtami (bir turdagi mikroorganizmlar majmui) Cochupevacterium glitamicum glutamat maxsuloti bo'lib oziq-ovqatga eng ommabop qo'shimcha. Bu bakteriyalar dan jahonda birinchi katta masshtabli biotexnologik ishlab chiqarishni (Yaponya 1956 yil) tashkil qilishda foydalangan. Bugun natriy glutamatdan 1,2 million tonna, uning bir kilogramining narhi -1,3 dollor, konversiyasi 60%, yani 1 kg glyukozadan 600 g natriy glutamat olish mumkin. Ayrim aminokislotalarning narhi shunchalik tushganki, ularni polimerlar uchun xom ashyo sifatida foydalanish mumkin bo'ladi.
Masalan, agar lizinni dekarboksiyalansa nentametilendiamin olinadi, uni polimerlanish reaksiyasiga kiritish mumkin:
"Oq" kimyo ko'pgina mamlakatlarda rivojlanmoqda. Braziliyada shakar qamishidan sharbat siqib olinadi va unda mikroorganizmlarni o'stiradi. Qoldiq bilan isitiladi, demak energiya deyarli kerak emas va hammasi arzon olinadi. Tailandda kassaba (bu ionioka), o'simligidan foydalaniladi. Uning ildiz mevalari katta, unda 60% kraxmal bo'ladi, ular ikki yil o'sadi (ikki yillik o'simlik). Mahalliy dehqonlar poyasini kesadi, bo'laklarga bo'lib ekadi va ular o'sadi. Mevalari kavlab olinadi va sanoatda foydalanadi. Ham arzon, ham foydali. Kassavani har xil mamlakatlarda o'stiradilar. U mikrobiologik sanoatda qimmatli xom - ashyo.
Mikrobiologik sanoatdagi jarayonlarga misol qilib, akrilamid olishni biokatalitik jarayonni keltiramiz, u 1995-yil Perm shaxrida qurilgan. Rossiyada yer, chuchuk suv, don, samonlar, yog'och ko'p, ularni qayta ishlash mumkin, hozircha Xitoy, Yevropa va AQSh ga nisbatan energetika arzon. Hozirgi vaqtda dunyo bo’ylab kimyoviy mahsulotlarining 5% ni biotexnologiya yordamida olinadi. Ular spirtlar, organik kislotalar, aminokislotalar, vitaminlar, farmsubstansiya sintezi, sanoat fermentlari va h.k.. 2035 yilda 35% mahsulotni biotexnologiya asosida olinish rejalashtirilgan, 2050 yilga borib to’liq qayta tiklanadigan xom- ashyolarga o’tiladi.
2050 yilda yerda aholi soni bemalol 9,3 milliarddan o’shishi mumkin (hozir 7,3 mlrd) .Hammani boqishga va yana biomassasidan yoqilg’i sifatida foydalanishga bizga o’simliklar hom ashyosi yetadimi? Yangilanadigan energiya manbalari tobora ko’proq qiziqtirmoqda, ayniqsa ulardan bizni muxtojligimiz yo’lida foydalaniladiganlaridan quyosh, shamol, suv energiyalaridir. Agar 1990-yilda planetamizda shamol energiyasidan foydalanish 295 mVt (Megavatt) ni tashkil qilgan bo’lsa, 1999-yilda 3689 MVt ga yetdi. Haqiqatdan bunday manbalarni izlash muxtojlikdan kelib chiqadi. Masalan, ayrim yevropa mamlakatlarida 1920-1930 yillarda neft krizisi paytlarida yog’och yoqilgisida harakatlanadigan avtomobillar ishlab chiqarishdi.Keyingi vaqtlarda bu yo’nalishda juda ko’p tadqiqotlar olib borilmoqda, jumladan bizning Reapublikamizda ham[33-52]. Zamonaviy kimyo taxminan 10 % neft iste’mol qiladi, uning qolgan miqdori esa dvigatellarda va elektrostansiyalarda yonadi. Shuning uchun "yashil" kimyo insoniyatni to’liq isishdan qutqara olmaydi, balki faqat havf -hatarni pasaytiradi. Vodorod yoqilg'isiga o'tish zarur, ammo uni o'zlashtirish faqat XXI- asr oxirida mo'ljallangan[23]. Vodoroddan foydalanish muammosi yetarlicha murakkab, bu juda qattiq element. Uning ajoyib ustunligi- faqatgina vahimali kamchiliklarni davom ettirayotganligidadir. Vodorodning birgina qobiliyati- havo bilan aralashmasi har qanday proporsiyada bir foizdan 99% gacha portlashi nimalarga turadi. Y’ani havoga ozgina vodorod yubor, portlovchi gaz tayyor. Avtomobilning 500 km masofani bosib o'tishi uchun hammasi bo'lib 3kg vodorod talab qilinadi, ammo vodorodni saqlash uchun ulkan qalin devorli, og'ir va havosiz ballonlar vodorodni uning bosh ustunligi-massa birligida ajralib chiqadigan katta energiya miqdoridan mahrum qiladi.
Kimyoviy tadqiqotlar (Kiota, yaponya, 2005 yil) nafaqat vodorodni uglerodni klasterafulleren ichiga yashirishni (bu jarayonni ayrim detallari rasmda keltirilgan) o'rgandilar, balki uning har xil hosilalarini olishni o'rganadilar. Rasmda molekulasi bir qancha fenil o'rinbosarlari bo'lgan ko'p qirrali karkas markazida oq tayoqcha ko'rinishida ko'rsatilgan. Benzol halqasidan iborat setkadan vodorod o'tmaydi.
Molekulyar tutgan strukturalar juda kam. Agar metall vodorod bilan to'yinsa, u holda mustahkamligini yo'qotadi mo'rt bo'ladi. Uning deyarli har qanday to'siq orqali o'tishi qobiliyati juda ko'p tashvishlarni yuzaga keltirishi ma'lum vodorod molekulasi material dunyoda eng kichik va shu sababli uni yopiq holda ushlash qiyin, bularning hammasi kelajak vodorod energetikasina yaratish uchun olimlar va injenerlar qanday kompleks murakkab muammolarni yechish kerakligi to'g'risidagi tasavvurlarni beradi. Kelajak avtomobillari uchun vodorodli batereyalar. Atrof - muhit to’g’risida butunjahon tashvishi ko’p sonli avtotransport vositalarini alternativ yoqilg’i o’tkazish uchun jiddiy vazifa bo’lmoqda. Ozon hosil qiluvchi avtomobillarning tutun, qurum, kul zarralari, chang, yonilg’I bug’I kabilar aralashmasidan iborat zaharlangan havo chiqarishi ko’pgina yirik megapolislarda falokat bo’lmoqda. Qo’shimcha, avtomobillardan chiqadigan gazlar parnik effektini kuchaytiradilar. Bu bizni yoqilg’I qazilmalarini iste’mol qilishga bo’lgan munosabatlarimizdan tabiatga qator negativ ta’sir qilish misollardan faqatgina ikkitasidir. Shuning uchun ko’pgina transport vositalarini ishlab chiqaruvchilar uchun vodorod ideal yoqilg’idir. Kilogramm vodorodni yonishi, kilogramm eng yaxshi benzinni yonishiga nisbatan ko’p energiya beradi. Buning ustiga, benzinli dvigatel harakatlanish uchun ajraladigan issiqlik energiyasining faqatgina 20-30% dan foydalanadi. Go’yatda muhimki, vodorod energiyasidan foydalanish uchun uni yoqmaslik ham mumkin. Maxsus issiqlik elementlari oddiy akkumulyator yoki batareyka ko’rinishiga ega bo’lib, ularda vodorodni kislorod bilan elektirokimyoviy oksidlanishi boradi va elektr energiyasi ajralib chiqadi. Haqiqatdan ham har bir yoqilg’i elementi hammasi bo’lib 0,7V energiya ishlab chiqaradi, ammo ularning bog’lami ko’pgina shunday elementlardan tarkib topib, keraklicha elektr energiyasini ishlab chiqaradi va u transport vositasining harakatlanishi uchun yetarlidir.
Shunday ko’rinishga ega bo’lgan elementlardan bittasini, PEM-proton exchange membrane (protonlarni almashinish membranasi) deb nomlanadi, qanday ishlashni ko’raylik.
Qachon vodorod yoqsa, elektronakseptor kislorod tezda eletrondonor vodorodni suv molekulasiga bog’laydi bunda juda katta miqdordagi energiya ajralib chiqadi.
Issiqlik elementida vodorod kislorodda yonmasdan bog’lanadi. Kislorod vodorod bilan to’g’ridan-to’g’ri kontaktga kirishmasdan elektronlarga ega bo’lish imkoniyatini oladi.
Jarayon platina katalizatorlari ishtirokida vodorodni elektronlarini yo’qotish bilan boshlanadi. Bu elektronlar, elektr zanjiriga kiruvchi o’tkazgich bo’ylab ularni kutayotgan kislorodga tamon beradilar. Shunday elektr toki yuzaga keladi. Elektronlarning shunday o’tishi natijasida vodorod va kislorod zaryadlangan zarrachalar bo’ladi. Musbat zaryadlangan vodorod ionlari yoki protonlar, g’ovak keramik membrana orqali migratsiyalanadi, u yerda ular manfiy zaryadlangan kislorod bilan birikadi va reaksiya mahsulaoti-suvni hosil qiladi. Boshqa tomondan, suv bizning planetamizda vodorod manbasiga eng ko’p hisoblanadi.
Sizga ma’lum qayta jarayon, suvni elektr ta’sirida parchalashiga elektroliz deyiladi. Suvni elektrolizini issiqlik elektrostasiyalarida elektr toki ta’sirida olib boriladi, bu ekologik jihatdan havfli va qulay emas. Bu bilan bir vaqtda, ham elektroliz uchun quyosh energiyasi yoki katalizatorlardan effektiv foydalanish sxemalari ishlab chiqilmagan.
Mana shuning uchun, yaqin kelajakda erkin vodorod biz uchun arzon va serob modda bo’lib kasb etmaydi. Ayrim tadqiqotchlar vodorodning biologik manbasini ishlab chiqarishga va joriy qilishga umid bog’lamoqdalar.
Bunday yondoshish shunday fikrga asoslanganki, ayrim suv o’tlari xuddi elektrolizda sodir bo’lgani kabi suv molekulalarini chiqarar ekan. Biroq yorug’likda qiyinchilik tug’iladi, sababi bir vaqtning o’zida kislorodning chiqishi bilan boradigan fotosintez vodorod ishlab chiqaradigan enzim (ferment) ishini blokirovka qiladi va vodorod juda kichik miqdorda chiqadi. Hozirgi vaqtda olimlar vodorodni kerakli miqdorda bioishlab chiqarish maqsadida bu jarayonni boshqarish uchun harakat qilmoqdalar.
2.4. CO2 parnik gazi. Nima uchun biz uni “Yashil” erituvchi deb ataymiz va undan foydalanish yo’llari.
Karbonat angidrid[55-56] kimyo sanoati uchun eng yaxshi potensial xom ashyodir.
Biz neft, gaz va ko’mir qazib olish bilan, yillar davomida to’plangan ko’mirdan bo’shatamiz. Uglevodorodlarning qazilmalarini qayta ishlash natijasida va ularning yoqilishidan, parnik effekti stsenariyasinining bosh qaxramonlaridan biri karbonat angidrid hosil bo’lishi muqarrar. Haqiqatdan ham, ob- havoning isishini insonlarni atmosferaga antropogen ta’siri va eng avvalo, atmosferada parnik gazlarining konsentratsiyalarini ortishi bilan bog’laydi. Galogenlangan uglevodorodlardan farqli, stratosferada azon qavatini kamayishini chaqirmaydi, biroq uchuvchan opganik moddalardan farqli troposfera azonining hosil bo’lishiga mas’l faktor bo’lolmaydi. Troposferada azon havfli: o’pkaga ziyon yetkazadi, ko’krakda og’riq va yo’talni chaqiradi, o’simliklar hayotini buzadi ularni toksikantlarga, kasallikka va hashorotlarga nisbatan zaif qiladi. Karbonat angidrid atmosferaning quyi qatlamlarida to’planadi. Yerdan chiqayotgan issiqlik nurlanishni yutadi, ya’ni planeta yuzasidagi issiqlikni ushlab qoladi. Natijada harorat ortadi va global iqlimli o’zgarishlar sodir bo’ladi, masalan qutub muzlari eriydi, dengiz va okeanlarning sathi ko’tariladi. Biroq ular shunchalik qo’rqinchlimi? Keyingi yuz yilda shimoliy yarimsharida temperatura 0,6C ga ko’tarildi. Keyinchalik esa nima bo’ladi? Keyingi yuz yilda temperaturaning 1,5-5,8 C° ga ortishi kutilmoqda, ya’ni temperatura 2,5-3 C° ga to’liq ortishi mumkin2. Bunday qaraganda isishidan Rossiya faqat yutishi mumkin-masalan, uy joylarni isitish uchun kam yoqilgn talab etiladi, o’simliklarning o’sish davri ortadi.
Biroq hammasi bunday oddiy emas. Amalda temperatura hatto 20° ga ko’tarilsa ham bu yerda palmalar o’sadi degani emas. Subtropik flora uchun yaroqli tuproq va boshqa sharoitlar kerak, ular o’nlab ming yillarda taxlanadi (Yoki umuman taxlanmaydi: quyosh kuni qanchalik qisqa bo’lsa shundayligicha qoladi). Qanchalik issiqlik bo’lmasin, o’rta kengliklarda janubiy o’simliklarning ko’karishi va ko’nikishiga juda katta vosita talab qiladi.
Havfsizlikni ta’minlash uchun, qimmatbaho texnik tadbirlar talab qilinadi. Bundan tashqari abadiy muzlik joylarda gaz gidratlar ko’rinishida metan zaxiralari bor, ularda gaz, muz kristalchalarida muzli tuzoqda ushlab turishadi. Muz eriy boshlaganda atmosferaga katta miqdordagi metan chiqadi. Metan esa parnik gazi. Shunday ekan bu yerda oddiy va bir xil ma’noli savollar yo’q. Olimlarning fikricha, isishning salbiy oqibatlari o’zi bilan ulkan harajatlarga olib keladi.
Polisiklik mochevina ichidagi metan molekulasi qutubli karbonil C=0 gruppalari va azot atomlari bo’lgan murakkab organik modda. Metan juda osonlik bilan boshqa moddalarning kristallanishida ularning strukturalariga modda egasi bilan kimyoviy bog’lar hosil qilmasdan kira oladi. Muz kristallari ham mustasno emas.
XX asr boshlarida karbonat angidridning konsentratsiyasi 280 ppt bo’lgan, yani havoning hajm birligidagi 280 mln qismi. Hozir u 368 ppt gacha yaratgan va XXI asr o’rtalarida u ikki marta ortadi va 550-560 ppt ga teng bo’ladi. Bu daraja havflimi yoki hali yo’q? Agar quyi darajali to’g’risida gapirilsa 200 ppt dan past qiymati yer sharining muzsizlanishiga olib keladi. Ammo uning yuqori darajasi bilan nima bo’ladi? Hozircha bir hil ma’noli javoblar yo’q.
Bir narsa aniq ma’lumki: karbonat angidrid bilan do’stlashish va uni “Yashil” al’ternativ qilish uchun , ya’ni undan neft, tabiiy gaz, ko’mir, zararli erituvchilar o’rnida foydalanish uchun tutmoq va nazoratsiz atmosferaga kirishiga yo’l qoymasdan regeneratsiyalash zarur. O’z vaqtida bu jarayonlar juda oz energetik harajatlar talab qiladi, modomiki -gazi undan farqli suyuq oqava suvlar va erituvchilarni bug’latish va haydash uchun ancha ko’p issiqlik talab qiladi.
Karbonat angidridni kimyoviy qayta ishlashni eng ratsional va istiqbolli usuli-uni gidridlash yo’li bilan metanolga aylantirishdir.
Bir vaqtda bu gaz holatidagi vodorodni saqlash va tashish muammosini yechadi. Metanol-qulay suyuq yoqilgn hamda suniy uglevodorodlar va ularning hosilalarini olish uchun dastlabki material: 2CH3OH
=uglevodorodlar
Bunday yondashish al’ternativ energiya manbalariga neft va gazni iste’mol qilishning bir yo’lidir. Keyingi vaqtlarda suv o’tlari СО2 miqdorini kamaytirib bioyoqilg’ilar ishlab chiqarilmoqda . Bu uchinchi avlod bioyonilg’i hisoblanadi. Uni maxsus fotobioeaktorlarda va ochiq suv havzalarida ham olish mumkin.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Prinsp. Havfli moddalar hosil bo'lishini oldini olish maqsadida real vaqt rejimida nazorat qiladigan analitik usullar zarur.
12 Prinsp
|
