Биотехнология извлечения полезных веществ из отходов

Размещено на http://www.allbest.ru

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики «Чебоксарский техникум технологии питания и коммерции» Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

на тему « Биотехнология извлечения полезных веществ из отходов»

по дисциплине «Биология»

Студент: Федорова Виктория Михайловна

Группа: Ф-1/23

Руководитель проекта: Щукина Светлана Михайловна

г. Чебоксары 2024

Содержание

Введение

Современные методы биотехнологии, извлечение полезных веществ из самих отходов

Ценные продукты, получаемые из органических отходов

Биодеструкция жировых отходов

Улавливание углерода из органических отходов

Снижение содержание метана в органических отходах

Производство полезных комплексов из органических отходах

Экологическая безопасность и переработка

Новые методы извлечения полезных веществ из отходов

Заключение

Список литературы

Введение

Области применения биотехнологии разнообразны и привели к разработке основных продуктов, таких как жизненно важные лекарства, биотопливо, генетически модифицированные культуры и инновационные материалы. Он также использовался для решения экологических проблем, таких как разработка биоразлагаемых пластмасс и использование микроорганизмов для очистки загрязненных участков.

Биотехнология - быстро развивающаяся область, обладающая значительным потенциалом для решения насущных глобальных проблем и улучшения качества жизни людей по всему миру; однако, несмотря на ее многочисленные преимущества, она также создает этические и социальные проблемы, такие как вопросы, связанные с генетической модификацией и правами интеллектуальной собственности. В результате продолжаются дебаты и регулирование, связанные с использованием биотехнологий в различных отраслях промышленности и областях.

Современные методы биотехнологии извлечение полезных веществ из отходов

Химическими и биологическими методами пищевые отходы гидролизуются до глюкозы, свободного аминоазота и фосфата, которые могут использоваться в качестве питательных веществ многими микроорганизмами, метаболическая универсальность которых позволяет производить широкий ассортимент продуктов. Микроводоросли представляют особый интерес, поскольку химические вещества, материалы и энергию можно получить из биомассы микроводорослей после химических и / или биологических модификаций. В этом обзоре использование пищевых отходов в биотехнологических процессах представлено как дополнительный вариант экологически чистых химических технологий.

Исследование Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций показало, что продукты питания теряются и растрачиваются впустую во всех производственных процессах, от сельскохозяйственного производства до уровня потребителей.

Независимо от того, где происходит растрата или утеряна пища, ее либо выбрасывают на свалки, либо обрабатывают иным образом, чтобы предотвратить экологические проблемы.

Особенно в густонаселенных районах пищевые отходы могут вызывать серьезные проблемы со здоровьем и требуют надлежащей обработки.

Ликвидация пищевых отходов путем захоронения на свалках нецелесообразна, поскольку производство пищевых продуктов требует энергии и питательных веществ. Было проведено много исследований, в которых описаны возможности получения энергии из пищевых отходов путем сжигания и анаэробного сбраживания или использования пищевых отходов в качестве корма для свиней и крупного рогатого скота, чтобы замкнуть питательный цикл.

Другой подход заключается в применении пищевых отходов в качестве сырья для культивирования микроорганизмов.

Этот подход позволяет перерабатывать отходы, состоящие из соединений углерода, азота и фосфора, путем ассимиляции в биомассе и метаболитах микроорганизмов, используемых для производства химикатов, материалов и энергии.

В этом обзоре представлен обзор использования пищевых отходов в качестве сырья в биотехнологических процессах с акцентом на выращивание микроводорослей как дополнительного варианта повышения эффективности с помощью зеленых химических технологий

Термин “пищевые отходы” описывает промышленные, коммерческие и бытовые остатки пищевых смесей, хлеб и другие отходы хлебобулочных изделий, предназначенные для потребления человеком. Напротив, термин “органические отходы” описывает те отходы (например, кожуру и рапсовую муку), которые не предназначены для потребления человеком. Термин “биомасса” описывает все биологические материалы, но не пищевые и органические отходы, в то время как “биомасса микроводорослей” относится к биомассе, полученной из микроводорослей.

Ценные продукты, получаемые из органических отходов

Ключевым признаком при классификации мусора является его происхождение. 

Производственные отходы появляются в процессе экономической деятельности. Они представляют собой побочные продукты производственного цикла - вещества, смеси, сырьевые остатки, которые не представляют ценности на данном этапе производства. Большинство из них можно использовать для переработки. В частности, крупногабаритные многотонные промышленные отходы успешно перерабатываются в строительные материалы, биологический газ, используются для ремонта дорожных покрытий, для нужд сельского хозяйства и др.

Отходы потребления возникают как следствие жизнедеятельности людей. Это могут быть вещества, предметы, изделия, товары, которые полностью или частично утратили свои потребительские свойства. Они не могут быть более использованы по назначению в результате износа. 

Все виды отходов можно классифицировать по видам в зависимости от:

Происхождения (потребления и производства).

Степени опасности (опасные и неопасные).

Возможности переработки (вторичные материальные ресурсы и иные отходы производства и потребления).

Биодеструкция жировых отходов

Для биодеструкции жировых отходов можно использовать экологическую биотехнологию «Микрозим».

Она предполагает использование искусственно культивированных природных микроорганизмов-биодеструкторов липидов.

Препарат «Микрозим Гриз Трит» содержит 7-12 видов живых спорообразующих микроорганизмов, которые способны в условиях слабопроточного жироуловителя синтезировать во внешнюю среду липолитические ферменты.

Под их воздействием происходит разжижение и последовательное разрушение твердого жира до более простых органических веществ, которые затем ассимилируются бактериями с образованием воды и углекислого газа.

Биодеструкции поддаются все основные типы пищевых жиров: свиной, куриный, говяжий, бараний, растительные масла.

Улавливание углерода из органических отходов

Было бы здорово, если бы мы могли ловить CO? до его выделения в атмосферу и потом хранить его где-нибудь (под землей, например). Оказывается это возможно! Этот процесс называется улавливание и хранение углерода.

Это отличается от технологии удаления углекислого газа (CDR), которая удаляет уже имеющийся CO? из атмосферы, таким образом замедляя или даже обращая вспять изменения климата. Узнайте больше об удалении углекислого газа в нашем курсе "Восстановление климата"! А теперь назад к улавливанию и хранению углерода.

Технология улавливания и хранения углерода может помочь убрать выбросы из многих производственных и промышленных процессов. Везде, где выделяется CO? после сжигания топлива, при высокой температуре или в результате химических реакций, его можно улавливать и отправлять на хранение!

Получение электроэнергии с применением технологии улавливания и хранения углерода на газовых и угольных электростанциях особенно важно. Так мы избавляемся от выбросов существующих электростанций, работающих на ископаемом топливе, пока мы медленно, но верно переходим к более возобновляемым процессам получения энергии.

Снижение содержание метана в органических отходах

Сжижение метана производится косвенным контактированием с одной или несколькими фракциями многокомпонентной жидкости во время парообразования, циркулирующей в замкнутом цикле, включающем компрессию, охлаждение со сжижением, дающем один или несколько конденсатов, и парообразование (испарение) указанных конденсатов, составляющих указанные многокомпонентные жидкости.

Сжижение метана производится косвенным контактированием с одной или несколькими фракциями многокомпонентной жидкости во время парообразования, циркулирующей в замкнутом цикле, включающем компрессию, охлаждение со сжижением, дающем один или несколько конденсатов, и парообразование (испарение) указанных конденсатов, составляющих указанные многокомпонентные жидкости.

Экологическая безопасность и переработка

Переработка отходов имеет следующие экологические и экономические выгоды:

Сокращение выбросов парниковых газов. Многие виды отходов, такие как пластик, бумага и органические отходы, при неправильной утилизации разлагаются, выделяя парниковые газы. Переработка позволяет снизить количество выбросов в атмосферу.

Снижение потребления природных ресурсов. Многие материалы, например, металлы и древесина, требуют значительных затрат энергии и ресурсов для добычи и производства. Переработка даёт возможность восстановить данные материалы и использовать их повторно, то есть сокращает потребность в новом сырье и помогает сохранить природные ресурсы.

Снижение загрязнения окружающей среды. Неконтролируемая утилизация отходов ведёт к загрязнению почвы, водных ресурсов и воздуха. Переработка позволяет значительно сократить загрязнение окружающей среды и предотвратить негативное воздействие на экосистемы и здоровье людей.

Создание новых рабочих мест. Программы переработки отходов требуют наличия специалистов и рабочей силы для выполнения процессов переработки, а также для управления и развития инфраструктуры перерабатывающих предприятий..

Стимулирование инноваций и развитие новых рынков. В процессе переработки отходов разрабатываются и применяются новые технологии, методы и материалы.

Новые методы извлечения полезных веществ из отходов

Существует множество способов утилизации отходов, но самыми эффективными можно назвать следующие: сжигание; брикетирование; компостирование; захоронение.

Сжигание. Этот способ применим не только для бытовых отходов, но и для многих других типов мусора. Его преимущество заключается в высокой эффективности процедуры - начальный продукт сокращается в объеме после обработки на 90 - 95%.

Проблема утилизации отходов решается при помощи санкционированной и слаженной переработки мусора. Существуют следующие способы обработки:

захоронение и парциальная переработка в полигонах;

сжигание на мусоросжигающих заводах;

сортировка мусора и его реутилизация (повторное использование);

компостирование (превращение в удобрения);

пиролиз (нагрев без доступа кислорода).

Самый используемый и эффективный метод -- сжигание. Это термический способ обезвреживания отходов, происходящий в специально оборудованных печах на мусоросжигательных заводах. Если процесс происходит без огня, его называют термальным разложением.

Температуры горения могут достигать 1200 градусов Цельсия.

Заключение

В этом обзоре представлены подходы к использованию пищевых отходов в биотехнологических процессах, разработанные в последние годы. Извлечение углерода, азота и фосфора из пищевых отходов химическими и биологическими методами позволяет перерабатывать ценные питательные вещества для производства химикатов, материалов и энергии. Рациональное использование пищевых отходов - это не только экологически безопасная переработка отходов, но и польза для экономики, основанной на био, поскольку можно заменить их чистыми и дорогостоящими источниками питательных веществ. Интеграция переработки пищевых отходов в существующие биотехнологические процессы может сократить путь от “бесполезных отходов” к “продуктам с добавленной стоимостью”. Вместе с экологичными химическими технологиями это способствует устойчивому развитию общества.

Список литературы

Абрамов В.Н. Удаление отходов лечебно-профилактических учреждений /

В.Н. Абрамов. - М.: Материк, 1998. - 203 с. 2. Бернадинер М.Н. Огневая переработка и обезвреживание твердых бытовых отходов /

М.Н. Бернадинер, А.П. Шуругин. - М.: Химия, 1990. 13 с. 3. Бернадинер И.М. Термическое обезвреживание медицинских отходов в Москве /

И.М. Бернадинер //

Экология и промышленность России. - М.: Наука, 2004. 33-39 с. ... Правила сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов. 

Размещено на Allbest.ru