Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
Бактериальное выщелачивание сейчас используют во всем мире как дополнительный метод выделения металлов из руд, главным образом медных и урановых (рис. 12.25). В выщелачивании участвуют несколько видов бактерий, каждый из которых вносит свой уникальный вклад. Более 10% меди, выделенной в США в 1983 г., стоимостью более 300 млн. долл. было получено с использованием этого метода. Преимущества бактериального выщелачивания заключаются в следующем:
1. Можно использовать руды низкого качества. При обычных методах выделения
металлов, которые очень дорогостоящи, целесообразно использовать только очень богатые металлом руды. Поэтому после использования обычных методов в районе разработок оставалось много потенциального продукта.
2. Если получать металл методом бактериального выщелачивания, можно обойтись без глубоких разработок. Горную породу сначала дробят с помощью взрывных зарядов, а затем закачивают в нее выщелачивающий раствор. По окончании выщелачивания раствор, содержащий растворимые соли металлов, выкачивают из скважин, пробуренных внутри горной породы. Такой метод требует меньше затрат; при его использовании существенно не нарушается окружающая среда, как при глубоких разработках, когда на поверхность выносят большие количества горной породы и образуются горы отходов.
3. Традиционные методы экстракции меди из руды требуют высоких температур. Эти методы дорогостоящи, потребляют ископаемое топливо и, следовательно, загрязняют воздух, вызывая, например, кислотные дожди. (Возможно, бактериальное выщелачивание можно будет в будущем использовать для очистки ископаемого топлива путем выщелачивания соединений серы.)
4. Неконтролируемое выщелачивание из отходов горных разработок привело к загрязнению близлежащих водоемов тяжелыми металлами. Этого можно избежать контролируемым выщелачиванием и извлечением металлов. Подсчитано, что в отвалах горных разработок только на западе США содержится более 33 млн. т меди. Обычно отвалы размещают в долинах, и поэтому металлы могут разноситься речными водами на большие расстояния. Воду, содержащую растворимые выщелоченные металлы, можно собирать у плотины ниже по течению и закачивать на фабрику, которая занимается добычей металлов. Если требуется, то очищенную воду можно повторно возвращать в отвал.
5. Предпринимаются попытки усовершенствовать бактерии, в частности T.ferrooxi-dans с помощью генной инженерии.
БОТАНИКА_
12.16. Ферментные технологии
В этом разделе мы рассмотрим, как выделенные из клеток ферменты используются в биотехнологии.
Ферменты — это биологические катализаторы, которые позволяют скоординировать химическую активность в клетках. Несмотря на то что ферменты используются человеком уже тысячи лет, только в конце XIX в. мы начали понимать, как они работают. Сейчас мы знаем, что ферменты — это сложные белковые молекулы со специфической трехмерной конфигурацией и что их структура закодирована в ДНК. Число возможных конфигураций может быть бесконечно большим.
Для промышленности ферменты привлекательны по двум основным причинам. Во-первых, благодаря своему разнообразию ферменты потенциально способны катализировать множество промышленно важных химических реакций. Во-вторых, они гораздо более эффективны и специфичны, чем обычно используемые неорганические катализаторы. При нормальных температурах и давлении в их присутствии осуществляются реакции, которые обычно требуют очень высоких температур и давления. Например, в одном из самых крупных в мире промышленных производств, основанном на методе Хабера (Haber), аммиак (NH3) получают из газообразных азота и водорода при температуре 500 °С и высоком давлении. Азотфиксирующие бактерии способны синтезировать аммиак из атмосферного азота и водорода при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении с помощью ферментов, используя АТФ в качестве источника энергии. Если бы удалось разработать технологию получения аммония с помощью ферментов, можно было бы сберечь очень много энергии. Еще одним преимуществом ферментов является их специфичность, которая позволяет получать очень чистые продукты, что особенно важно для фармакологической, пищевой и сельскохозяйственной промышленности.
Использование ферментов имеет и ряд недостатков, связанных главным образом с нестабильностью белков, выделенных из клеток. Такие белки легко денатурируют при изменении температуры и pH, и при действии органических растворителей, которые используются в
ММА им. И.М. Сеченова
производственных процессах. Они могут также ингибироваться продуктами реакции. Недостатком является также высокая стоимость процессов выделения самих ферментов и необходимость использования для этого «безопасных» (например, непатогенных) организмов, особенно, если ферменты предназначены для получения продуктов, потребляемых животными и человеком. В настоящее время используется менее 200 ферментов из 2500 выделенных и описанных (которые в свою» очередь составляют только 10% общего числа обнаруженных в природе). Большинство ферментов выделено всего лишь из одиннадцати видов грибов, четырех видов дрожжей и восьми видов бактерий.
