1 Әдебиетке шолу
1.1 Биотехнологияның дамуының негізгі бағыттары
Биотехнология бүгінде бүкіл әлемдегі экономиканың инновациялық
дамуының түйінді бағыттарының бірі болып табылады. Бұндай өсімнің себебі
адамның маңызды мәселелерін шешуге арналған биотехнологияның
мүмкіндіктер потенциалы болып табылады, мысалы:
•
Денсаулық сақтау – биотехнология заманауи вакцина жасау, сонымен
қатар бұрын емделмеген дерттерді (обыр, ЖИТС) емдеуге тәсілдерді іздеу
бағытында әсерлі жұмыс жасайды;
•
Экологиялық мәселе – биоотынды пайдалану экологияға антропогенді
әрекет етудің көлемін азайтады;
•
Табиғи ресурстардың бұзылу мәселесі – биотехнология шикізаттың
жаңартылған негізін пайдаланады;
•
Өнім мәселесі – тәсілдерді жақсартумен қатар өнімдік дақылдарды
пайдалану мен биологиялық тәсілдердің көмегімен зиянды жәндіктерден
қорғануды арттыру.
Биотехнология алдын ала берілген тәсілдермен әртүрлі өнімдердің көп
мөлшерін жасауға мүмкіндік береді. Осы және дәстүрлі аймақтар (өнімдік
өндірістер), және жаңасы (биополимерлер, биоотындар). Биологиялық
жанармай секторы бүгінде әлемдік биотехнологиялық өндірістегі тез
дамитындардың бірі болып табылады. Қоғамның назары жанармайдың
экологиялық мәселесінде, бірақ ол әлемдік биотехнологияның дамуындағы
түйінді болып табылады. Сонымен қатар үрдісте биополимер мен нәзік химия
өнімінің өндірісіндегі технологияда бақыланады.
Осындай жолмен, қазіргі уақыттағы биотехнологияның негізгі даму
бағыты болып табылатын:
1) Өндірістік биотехнологиялар (биополимерлер, өндірістік ферменттер
мен органикалық қышқылдар).
Полимерлер автомобиль саласында және электротехника саласында,
құрылыста белсенді қолданылады, қорапшаны жасау үшін әлемдегі кеңінен
таралған материал болып табылады. Әлемде ең көп назар аударылатын
модификацияланатын қосымшаларды енгізу жолымен пластик, соның ішінде
бірінші болып табылатын биополимерлер.
Әлемде шығарылатын полимер материалдарының ең көп таралған түріне
жататын:
•
термопластиктар;
•
талшықты полимерлер;
•
полиуретан;
•
эластомер.
Қазіргі уақытта әлемде полимер материалдарының өндірісі жылына
мөлшермен 227 млн. тоннаны құрайды.
20
Сонымен қатар нарықта пайдаланылатын полимер материалдардың аса
кең таралған классы термопластиктер болып табылады, олардың нарықтық
деңгейі 65% құрайды. Талшықты полимерлі материалдардың бөлігіне
нарықтың мөлшермен 13% енеді, полиуретандар мен эластомерлер –
әрқайсысы 4%, соған ұқсас полимерлердің өндірісі 14%.
Биополимердің арғы жағында табиғи түрде кездесетін полимер түсінігі
жатыр: ақуыздар, нуклеин қышқылдары, полисахаридтер. Биополимерлердің
басқа пластиктерден айырмашылығы химиялық немесе физикалық әрекет
арқылы жолмен микро ағзаларға бөлу мүмкіндігі.
Ескере кетейік, биополимерлер табиғатта кеңінен таралған. Табиғи
биополимерлердің кеңінен таралған табиғаттағы түрі целлюлоза, жалпы өсімдік
массасының мөлшермен 33% келеді.
Биополимерлердің негізгі ерекшеліктеріне мыналарды жатқызуға болады:
•
оны өнімнің қорабы ретінде материалға пайдалануға мүмкіндік беретін
ауа өткізудің төменгі барьеры;
•
қарапайым шарттардағы жайылымға тұрақтылығы;
•
арнайы жасалған немесе табиғи жағдайлардағы толықтай жайылым,
соған сәйкес – қалдықтарды қайта өңдеу мәселесінің болмауы.
•
мұнай-химиялық шикізаттың жеткізілуіне тәуелсіз болу.
Қазіргі биополимерлерді өндіру үшін шикізаттың негізгі тобы мыналар
болып табылады: жүгері, картоп, қант қызылшасы, өсімдік майы.
Қазіргі уақытта белгіленген биополимердерді пайдаланатын өнімдердің
негізгі категориялары:
•
Өндірістік азықтарға арналған қораптар;
•
Азық пен қалдықтарға арналған мөшек пен пакеттер;
•
Ауыл шаруышылығына арналған пленка;
•
киім;
•
азық контейнерлері;
•
күнделікті сұраныс тауарлары;
•
дисплейлер;
•
электроника бұйымдары;
•
жиһаз;
•
кеңсе құралдары;
•
хирургиялық инелер;
•
медициналық имплантат.
Сонымен қатар биопластика әлеміндегі қазіргі уақытта өндірілетін негізгі
бөлігі қаптайтын материалдардың өндіріс үшін қолданылады.
Бүгінгі таңдағы өндірістік биотехнология ғылыми салаға жатады, әлемдік
экономиканың бәсекеге қабілеттілігін анықтауға мүмкіндік беретін жоғары
технологиялық сала болып табылдаы. Азық өнімін өндіруде, қоршаған ортаны
сақтауда және басқа бағытардағы жаңа биотехнологияларды қолдануды
кеңейту мен дамыту адамның өмір сүру сапасын арттырады.
Өндірістік биотехнологияның көмегімен алуға болатын өнім халық
шаруашылығының барлық саласына жатады: ауыл шаруашылығы (ақуыз,
21
аминқышқылдары, жануарлар мен өсімдіктерді қорғау тәсілі), медицина
(антибиотиктер,
гормондар, вакциналар, ферменттер, диагностикалық
жүйелер), өнімдік өндіріс (ашытқы, спирт, глюкоза ерітіндісі), энергетика
(биоэтанол, биобутанол, биодизель), химиялық өндірістер (полисахаридтер,
биополимерлер, биокатализ), сонымен қатар экология (биоремедиация).
Ферменттер өндірістің көптеген салаларындағы әсерлі технологиялық
үрдістің алмастырылмайтын элементі болып табылады. Сонымен қатар,
ферменттерді тек қана биотехнология әдісімен алуға болады. Ферменттік
құралдар жуу құралының өнідірісінде, теріні өңдеу өндірісінде, спирттік,
азықтық өндіріс үрдісінде қолданылады. Ферменттерді пайдалану үш түрлі
негізгі салада локализацияланады: азықтық өндіріс, ауыл шаруашылығы мен
синтетикалық жуу заттарының өндірісі. Олардың аса кеңінен пайдаланатын
азықтық өндіріс саласы болып табылады:ет;май;сүт;кондитер;нан-тоқаш;сыра
қайнату;спирт;крахмал.
Өндірістегі маңызы көп органикалық қышқылдар - бұл лимон қышқылы,
сүт қышқылы мен шарап қышқылы. Лимон және сүт қышқылы биосинтез
болады. Шарап қышқылын алу үрдісі биосинтез болып есептелмейді, бірақ
кептірілген шарап ашытқысы, қоздыратын өндіріс азығының терең үрдісінен
тұрады.
2) Биоэнергетика (биожанармай өндірісі).
Биологиялық жанармай ретінде биоэтанол немесе биодизель қолданыла
береді. Биоэтанол денатурирленген этил спиртінен тұрады.Жанармай
мақсатында пайдалану үшін биоэтанол әдетте таза күйінде қолданылмайды,
және биологиялық жанармай ретінде бензинмен бірге қоспадағы ішкі
қозғалтқышта қолданылады.
Биоэтанолдың пайыздық құрамы жанармай ерітіндісінде әдетте 10 бастап
80 % дейін болады, және әр тараптан өздігінен анықталады.
Автотранспорт үшін жанармай ретінде биоэтанолды пайдаланудың
негізгі артықшылығына мыналар жатады:
•
Биоэтанол энергияның жаңартылатын көзі болып табылады;
•
токсинді емес;
•
стандартты автомобильдік жанармаймен салыстырғанда газдардың
эмиссиясының төмендеуіне қол жеткізу мүмкіндігі. Мысалы, құрамында 85%
этанол Е85 биологиялық жанармайды пайдаланған жағдайда газдың ауаға
шығуының төмендеуі 80 % жетуі мүмкін;
•
биоэтанол стандартты бензинмен салыстырғанда аса жоғарғы
мөлшерге ие, ол оның қозғалтқышта жануына жақсы әсер ететіндігін білдіреді,
сонымен қатар аса жоғарғы температураның есебінен атмосферадағы зиынды
заттардың таралуы азаюына әсер етеді;
•
биоэтанол төмен биологиялық жанармайды қолдану топ (Е10)
қозғалтқышқа қосымша көмекті қажет етпейді;
•
автотранспорттық сектормен мұнайды пайдаланудың төмендеуі
мүмкін.
22
Биодизель этерификация өнімдерінен, өсімдік пен жануар майларының
негізінен тұратын биожанармай болып табылады [7].
Қазіргі уақытта биодизельді өндіру үшін шикізаттың негізгі көзі болып
табылатын әртүрлі майлар, жануарлар майы, сонымен қатар өндірілген азықтық
майлар.
Негізінен
биодизель
дизельді
жанармайға
қосымша
ретінде
пайдаланылады.
Жанармайдың стандартты дизелімен салыстырғанда биодизельді
жанармайды пайдаланудың негізгі артықшылығы мыналар:
•
биодизель энергияның жаңартылған көзі болып табылады;
•
стандартты авомобильді жанармаймен салыстырғанда газдың
эмиссиясын төмендету мүмкіндігі (50 % дейін);
•
атмосферадағы канцерогеннің таралуының төмендеуіне қол жеткізу
мүмкіндігі;
•
биодизельді пайдалану жанармайдың жағылатын әрекетін арттырып,
автомобильдердің қозғалтқыштарының жұмыс істейтін элементтерінің тозуын
азайтады;
•
жоғары мөлшердегі жанармайдың есебінен суық ауа райында
қозғалтқыштың қосылуы жеңілдейді;
•
биологиялық жанармайдың құрамында биодизель 20 % дейін болса ол
қозғалтқыштың қосымша күшін қажет етпейді;
•
құрамында биодизель өте төмен жанармай ерітіндісін пайдалану
жанармай берудің жүйесінің қайта қосылуын талап етпейді;
•
биодизель ыстық температура кезінде аса қауіпсіз жанармай болып
табылады.
Сонымен қатар, соңғы он жылдың ішінде биологиялық жанармайдың
құрамына қатысты негізгі мәселелердің бірі жануарларды қоректендіру, азық
өндірісін шығару үшін салынатын аудандардың қысқаруы, энергетикалық
мақсаттағы ауылшаруашылық дақылдарын арттыру үшін мүмкіндікті
пайдалану болып табылады.
Мысалы, қазіргі уақытта бидайдың мөлшері шикізат ретінде ЕС
мемлекеттерінде биоэтанол өндірісіүшін 27 % құрайды, қант сиропы – 28 %,
жүгері –27 %.
Өз кезегінде биодизельді жанармайды өндіру үшін шикізат ретінде соя
майы белсенді қолданылды.
Бұл мәселенің қорытындысында жаңа типтік биологиялық жанармайды
өндірудің жолын іздеу керек болды.
Екінші кезеңдегі биологиялық жанармайдың артықшылықтарының бірі
оны өндіру үшін азықтық емес өндірісті шығару болып табылады.
Екінші деңгейдегі биологиялық жанармайды пайдалану берілген секторға
қатысты маңызды мәселелердің қатарын шешуге көмектеседі:
•
екінші деңгейдегі биологиялық жанармай бірінші деңгейдегі
биологиялық жанармаймен салыстырғанда аса жоғары энергетикалық құрамнан
тұрады;
23
•
екінші деңгейдегі биологиялық жанармайдың кеңінен қолданылуы
бірінші деңгейдегі биологиялық жанармаймен салыстырғанда атмосфераға
газдың таралуын айтарлықтай азайтады.
Екінші деңгейдегі биологиялық жанармайға биобутанол жатады.
Биобутанол – бұл жоғарғы деңгейдегі спирт болып табылады. Ол ішкі
жануға арналған қозғалтқыш үшін жанармай ретінде ғана қолданылмайды,
сонымен қатар ол органикалық ерітінді.
Биологиялық жанармайдың екінші түрі – бұл қатты биологиялық
жанармай. Әлемнің көптеген мемлекеттерінде жанармайдың орнын 60 миллион
тонна мұнай алмастырған.
Бүгінде екінші деңгейдегі биологиялық жанармайды қолданушылар
еуропалық мемлекеттер болып табылады. Осы бағыттағы даму жолына
қатысушы Солтүстік Америка компаниясы, бірақ аздаған мөлшерде ғана.
Шаруашылықтың секторында биотехнологияны пайдалану арқылы
экологиялық таза өнімді алып, пайдалануға көмектеседі. Өндірістік
қалдықтарды қайта өңдеудегі биотехнологияның рөлімаңызды. Өндірістің
миллиондаған тонна қалдығын қайта өңдеу биотехнологиялық өндіріс әдісі
арқылы іске асырылған. Биотехнология әдісін пайдалану арқылы өндірістік
қалдықтарды қайта өңдеу – бұл аса үлкен емес, алайда дамыған нарық.
Осындай жолмен анық болғаны, биотехнология әлемдік экономиканың
инновациялық дамуында маңызды рөл атқарады, ал оның келесі бағыттары:
өндірістік
биотехнологиялар,
биологиялық
жанармай
өндірісі
мен
ауылшаруашылық биотехнологиясы.
Достарыңызбен бөлісу: |