Утилизация промышленных отходов с помощью ферментов

Введение

Актуальность данной темы заключается в том, что благодаря антропогенной активности человека (промышленной, сельскохозяйственной, бытовой) физические, химические и биологические свойства окружающей среды постоянно меняются.
Одной из наиболее важных областей биотехнологии является очистка сточных вод, выбросы твердых веществ, защита окружающей среды и создание безотходных технологий.
Сегодня различные отрасли промышленности быстро развиваются, используя процессы микроорганизмов для создания замкнутых систем, для контроля загрязнения сточных вод, для тестирования биоанализов, использования альтернативных энергетических ресурсов и химического сырья, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.
Метод исследования: теоретический анализ утилизации промышленных отходов с помощью ферментов.
Цель данной работы: рассмотреть теоретические и практические аспекты утилизации промышленных отходов с помощью ферментов.
В связи с поставленной целью необходимо рассмотреть следующие задачи:
Сущность и значение утилизации промышленных отходов.
Примеры утилизации промышленных отходов с помощью ферментов.
Структура данной работы состоит из введения, двух глав, заключения и списка источников и литературы.


1. Сущность и значение утилизации промышленных отходов

Биотехнологии активно используются для очистки всех компонентов биосферы (воды, почвы, воздуха и т. д.) от загрязняющих веществ с помощью ферментов. Кроме того, важен не только сам процесс очистки, но и возможность использования специальных отходов в качестве вторичного сырья.
Биологическая очистка сточных вод. Существуют микроорганизмы, для которых загрязняющие вещества, содержащиеся в сточных водах, являются питательными веществами.
В начале 20-го века произошла революция в очистке сточных вод с использованием комплекса активных иловых микроорганизмов. Хотя для этого требуется смешивание жидкой и непрерывной аэрации с воздухом, этот процесс позволяет обрабатывать большие объемы сточных вод с различными загрязняющими веществами - от внутренних до промышленных процессов.
Биологическая очистка газовых выбросов. Многие выбросы в атмосферу содержат вредные или неприятные запахи. Для их очистки используются биофильтры, которые заполняются насадкой, на которой закреплены особые микроорганизмы. Вредные примеси сорбируются на насадке, а затем поглощаются микроорганизмами и оказываются безвредными.
Биокомпостирование твёрдых отходов. Аналогом аэробной очистки сточных вод является аэробное биокомпостирование твердых отходов. Твердые отходы смешиваются с микроорганизмами, которые разрушают вредные примеси и волокна, такие как торф, тем самым делая кислород доступным для микроорганизмов. Таким образом, можно превратить отходы в удобрения или просто использовать его в качестве подсыпки для дорог, строительства и других случаев.
Метановое сбраживание твёрдых отходов. Уже в 1776 году Вольта обнаружил, что в болотном газе содержится метан. С 1901 года успешно используется анаэробное переваривание осадка избыточного активированного ила, образующегося при эксплуатации биологических очистных сооружений. Осажденный осадок успешно используется в качестве удобрения, если он не содержит повышенные уровни тяжелых металлов. Это лучше, чем исходный осадок, и в нем отсутствуют почти полностью патогенные микроорганизмы.
Существует много других видов биотехнологических воздействий на окружающую среду: биодеградация химических пестицидов и инсектицидов, контроль накопления метана в шахтах, десульфурация нефти и угля, оксигенация воздуха и другие.
Интенсивный рост промышленности и городов привел к увеличению загрязнения окружающей среды

. Результатом деятельности промышленных компаний является производство отходов.
Виды отходов очень разнообразны, и, соответственно, методы их обработки многочисленны. Органические отходы по источнику делятся на бытовые, промышленные и сельскохозяйственные и в зависимости от его физического состояния - жидкие, полужидкие и твердые.
При переработке и утилизации твердых отходов биотехнологическими процессами использование осадка сточных вод и твердых бытовых отходов является наиболее значимым с точки зрения, как стоимости, так и объема.
Промышленные отходы можно разделить на две категории:
отходы на основе биологических процессов (производство продуктов питания, напитков, ферментация);
химическая промышленность отходов.
В первом случае отходы имеют различный состав и обычно обрабатываются биологическим окислением, как это традиционно было сделано в случае бытовых отходов.
Однако такой метод является экономически невыгодным, и вопрос о возможности уменьшения объема разбавленных сточных вод или его непосредственного использования (для получения биомассы или других ценных продуктов) или извлечения ценных соединений из них широко обсуждается.
Многочисленные и разнообразные секторы химической промышленности производят большое количество отходов, многие из которых трудно разрушить, и которые долговечны в окружающей среде.
Поэтому часто необходимо проводить предварительную химическую или физическую обработку перед традиционной биологической обработкой отходов. Использование конкретных микроорганизмов для разложения ксенобиотиков при обработке отходов еще не нашло широкого применения в промышленности, и, тем не менее, такой подход представляется весьма перспективным.
Это может быть:
деградация отдельных видов отходов с помощью специализированных культур микроорганизмов или их сообществ;Введение

специально подобранных культур в обычные системы переработки отходов;
получение биомассы из отходов;
превращение отходов в метан.
Из-за широкого использования химических продуктов людьми в окружающую среду выделяются различные виды ксенобиотиков: пластмассы (пластификаторы), взрывчатые вещества, добавки, полимеры, красители, поверхностно-активные вещества, пестициды и органические соединения - нефтепродукты. Сточные воды химической промышленности обычно не соответствуют возможностям таких систем.
Отходы, которые не содержат азота или фосфора, неспособны поддерживать рост микроорганизмов. В таких случаях покоящиеся клетки могут быть использованы для окисления токсичных соединений для углекислого газа при условии, что активность их гидролитических и окисляющих ферментов не подавляется.
Поскольку окружающая среда периодически изменяется при обработке отходов в колонных реакторах, микроорганизмы оказываются в условиях голодания, и в этот момент их рост прекращается. Когда источник углерода присутствует в течение короткого времени, неуравновешенный метаболизм начинается, когда организмы дышат, но не растут. Это дает то преимущество, что общий выход биомассы (ила) уменьшается.

2. Примеры утилизации промышленных отходов с помощью ферментов

Переработка отходов после очистки воды.
Традиционные физико-химические процессы для очистки канализационных или сточных вод приводят к образованию значительного количества твердых отходов