Материал: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием

Сегодня разрабатываются и тестируются сорбенты и биопрепараты, готовые вступить в борьбу с нефтепродуктами ради экологии всей планеты. Благодаря использованию этих препаратов, можно локализовать участок загрязнения и постараться максимально очистить его от нефтепродуктов, но самый разумный выход – не совершать действий, которые могут привести к экологической катастрофе.

Список источников:

http://www.nefteprodukt.info
http://www.eco-net.ru

Утилизация твердых отходов с помощью бактерий

Скалабан П.Н., Ефремов Г.И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

В настоящее время существуют две основные проблемы человечества – исчерпаемость запасов нефти, которую очень сложно заменить, и растущие горы пластикового мусора, который практически невозможно утилизировать. Эти проблемы взаимосвязаны: пластик производится из нефти, и то, что с таким трудом добывается, потом бесполезным слоем мусора покрывает поверхность планеты. Кроме того все большее влияние на климат планеты оказывает парниковый эффект, основной причиной которого является увеличение выделяемого производством углекислого газа в атмосфере. Эти явления заставляют задуматься о будущем планеты и попытаться разработать новые технологии на основе биосинтеза для замены широко применяемых сейчас продуктов.

Так американские генетики из Университета Калифорнии создали генномодифицированные бактерии, которые, питаясь углекислым газом, создающим в атмосфере Земли злополучный парниковый эффект, угрожающий жизни всего живого, в качестве шлаков выдают чистое автомобильное топливо, не отличающееся по эксплуатационным качествам от бензина.

Новая разновидность цианобактерий фактически бесплатно вырабатывает изобутанол. Для реакции бактериям требуется лишь солнечный свет.

Новый метод производства топлива предлагается как один из методов снижения зависимости от биомассы для экономичных двигателей. Ранее многие эксперты говорили, что бурный рост потребления биотоплива приведет к проблемам с производством продовольственной продукции. Однако это не так.

Для эксперимента исследователи вывели модифицированный вид цианобактерий, способных потреблять СО₂ в промышленных масштабах и представлять собой реальный инструмент для получения альтернативы бензину.

Для того, чтобы образовывался изобутанол, бактерии производят химические реакции на основе фотосинтеза. Созданные авторами микроорганизмы решают по крайней мере две серьезные проблемы: во-первых, они поглощают углекислый газ, объемы производства которого растут, а во-вторых, они создают топливо, которое не оставляет после себя вредных выбросов. Кроме того, при использовании в качестве топлива изобутанол практически не отличается от бензина по своему КПД. Наконец, для проведения самого процесса преобразования не требуется ни тепла, ни воды - ничего кроме солнечного света.

В своих экспериментах ученые использовали бактерии Synechoccus elongatus, в генный набор которых был внедрен фермент RuBisCo, представляющий собой набор элементов генного уровня, позволяющих работать с переработкой углекислого газа. Ученые заявляют, что генномодифицированные бактерии были созданы не с нуля, а в большинстве своем их особенности были позаимствованы из генных наборов других сходных микроорганизмов.

На начальном этапе была создана бактерия, способная производить изобутанол напрямую. Однако сейчас ведется разработка процесса химического катализа газа изобутиральдегида в изобутанол. Эта реакция обладает низкой стоимостью производства и также позволяет производить жидкое сжигаемое топливо.

В 2006 году Тодд Киммель, руководитель венчурного фонда GreatPoint Ventures, по совету и при участии биохимика Аарона Мэнделла выкупил у Университета Оклахомы права на Clostridium carboxidivorans. Эта бактерия удивительна тем, что поглощает углекислый газ, водород и угарный газ, превращая их в этиловый спирт. Эти ингредиенты являются составляющими синтез-газа, образующегося при горении при температуре более 800°С почти любой органики. В ход идет любой бытовой мусор, автомобильные покрышки, пластиковые пакеты и бутылки, бумага, ткани и многое другое.

Специально для этого проекта была создана компания Coskata. Доводка необходимых свойств штаммов бактерий и базовые принципы уникальной технологии разрабатывались в сотрудничестве с учеными из Аргоннской национальной лаборатории до 2007 года в строжайшем секрете. В 2008 году принцип технологии был обнародован на Детройтском автосалоне, после чего началось строительство завода по производству сверхдешевого этанола.

Производство по данной технологии происходит в три этапа: Первый этап – производство питания для бактерий, того самого синтез-газа. Для этого исходное сырье загружают в специальную печь и при ограниченном доступе кислорода нагревают плазменными горелками почти до 900°С. При этом органика превращается в синтез-газ, а примеси и несгоревшие остатки удаляются. Вторым этапом стала ферментация: синтез-газ охлаждается до 38°С и помещается в специальный биореактор, состоящий из большого количества полых пластиковых трубок диаметром в несколько десятков микрон, помещенных в водную среду. Стенки трубок являются мембранами, которые равномерно выпускают синтгаз в окружающую воду. На внешнюю поверхность трубок высаживаются бактерии клостридий, которые питаются выделяющимся синтез-газом и выделяют этанол в воду. На третьем этапе этанол выделяется из водного раствора.

Литература

1. Ю.А. Овчинников «Биоорганическая химия» Москва, "Просвещение" 1987.

2. Номенклатура ферментов (Рекомендации 1972), пер. с англ., M., 1979; Фершт Э.

Внедрение нового метода отмывки систем теплоснабжения от накипи и других отложений биоорганической жидкостью

Коротаева Т.А., Ефремов Г.И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

В России вопрос регулярной очистки систем теплоснабжения от накипи стоит особенно остро, так для отопления зданий и помещений используется вода, не прошедшая должной водоподготовки.

При обращении воды происходят три основных процесса, нарушающие нормальную работу оборудования: накипеобразование, шламообразование, коррозия металла, Вода всегда содержит растворенные соли. Основными объектами кристаллизации солей служат шероховатости на внутренних поверхностях, а также взвешенные и коллоидные частицы, находящиеся в воде, которые укрупняются и образуют шлам. Прилипая и прикипая к поверхности нагрева, шлам образует вторичную накипь.

Так очистку паровых котлов необходимо осуществлять достаточно часто. Если принять во внимание, что теплопроводность углеродистой стали 46-58 Вт/м°С, а котельной накипи 0,082-2,3 Вт/м°С, то очевидно имеется увеличение расхода топлива, объемов дымовых газов и снижение КПД котла при работе с накипным слоем на внутренних поверхностях котловых труб в отсутствие своевременной очистки котла.

Появление даже тонкий слой накипи приводит к резкому повышению температуры металла поверхностей нагрева, которая может достигнуть опасных величин и снизить механическую прочность металла. Следствием этого является повреждение металла (появление отдушин, свищей, а нередко и разрывов труб). Накипь, отложившаяся около сварных стыков экранных груб, может явиться причиной язвенной коррозии с образованием сквозных свищей. Местные скопления накипи и шлама могут привести к нарушению нормальной циркуляции воды в котле. Кроме того, накипь вызывает перерасход топлива. Слой накипи 0,3—0,5 мм для котлов ДКВР уже опасен.

В процессе работы теплового оборудования образуются различные солеотложения , которые не удается удалить реагентами или механически:

По данным Всероссийского Теплотехнического Института (ВТИ) им, Дзержинского (Россия) и фирмы "Lifеscienсе" (Великобритания), потери тепловой энергии при теплопередаче через греющую поверхность при толщине накипи 2 мм составляют 20 %, 6 мм - 35 %, 10 мм -50 %.

До настоящего времени отсутствовали сколько-нибудь приемлемые методы восстановления пропускной способности разветвленных систем теплоснабжения в целом.

Применяемые способы промывки: гидропневматический, гидродинамический, электроимпульсный, механический, а также замена трубопроводов отопления, предназначены для удаления отложений только из отдельных элементов системы теплоснабжения.

Трудоемкость и стоимость проведения промывок этими способами высоки, а эффективность - очень низка, особенно когда выбор способа промывки производится без учета физико-химических процессов, таких, как образование отложений, процессов старения, протекающих в самих отложениях [1]. У технического персонала распространено ошибочное мнение, что отложения продуктов коррозии способны предотвратить аварийные утечки воды через свищи в стенке трубопроводов. Ошибка заключается в том, что, во-первых, эти отложения имеют рыхлую, пористую структуру. Во-вторых, они активно инициируют язвенные разрушения металла с образованием свищей. Поэтому только удалением отложений и продуктов коррозии можно продлить срок эксплуатации трубопроводов. Кроме того, все перечисленные методы ведут к большим нагрузкам на металл вследствие повышенного давления (при промывке). При гидрохимической промывке разрушается поверхность металла, и бывают случаи отравления людей по причине утечки химического препарата.

Рекомендуется использование изобретения [2]. В изобретении используется молочная кислота. В результате бродильных процессов она гидролизуется до моносахаридов и в ней постоянно генерируется свыше 30 органических кислот (лимонная, щавелевая, муравьиная и т.д.). Эффективность воздействия ее на соли, образующие накипь, гораздо выше, чем у любой из существующих в природе кислот.

По предлагаемому методу работы по очистке проводятся в Краснодарском крае с 1992 г., на Украине - с 1988 года. При комплексной обработке биоорганической жидкостью энергетического объекта: котлы, теплопроводы, здания - расход топлива и электроэнергии уменьшается примерно в 2 раза, что повышает рентабельность котельной установки с водогрейными котлами.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284476

Смотрите также:



_1966(~1
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
'Образ–Я' и его развитие средствами диалога
"Логистическая технология JIT"
"Особенности правовой системы Российской Федерации" по дисциплине "Теория государства и права"
«Анализ ликвидности и платежеспособности предприятия» (на материалах ОАО Московская кондитерская фабрика «Красный Октябрь»)