Ломоносовские чтения - 2002
ПРИРОДООХРАННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ: ТАНДЕМ
БИОКАТАЛИТИЧЕСКИХ И ИНЖЕНЕРНЫХ ПОДХОДОВ
С.В. Калюжный
(кафедра химической энзимологии)
Каждый из нас по-разному интерпретирует термин
"окружающая среда". Обезоруживающее по
своей простоте определение этого понятия было
предложено Альбертом Эйнштейном: "Окружающая
среда – это все, что не я". Как и все гениальное,
это определение лаконично объясняет, почему на
пороге 3-го тысячелетия человечество имеет так
много экологических проблем. В самом деле,
окружающая среда – это типичный пример
"трагедии общего": она принадлежит всем и
никому. Как результат, все мы, следуя в ушедшем
веке поведенческим критериям "общества второй
волны" (Альвин Тоффлер), проэксплуатировали
окружающую среду до катастрофического предела.
Решение экологических проблем зиждется,
в-основном, на фундаменте биокаталитических
методов из-за их относительной дешевизны и
высокой производительности, а вся подчиненная
мультидисциплинарная область называется
природоохранной биотехнологией, являющейся в
настоящее время крупнейшей областью
промышленного применения биокатализа, принимая
во внимание объемы перерабатываемых веществ.
Очевидно, что в природоохранной биотехнологии
акцент должен быть сфокусирован на компоненте
"био", по крайней мере, не в меньшей степени,
чем на компоненте "технология", хотя в
исторической перспективе, решение проблем
окружающей среды было почти исключительно
монополизировано санитарной инженерией. Как
следствие, компонент "био" до недавнего
времени в значительной степени игнорировался и
его потенциал использовался далеко не в полной
мере. В целом же, философия в рамках современной
природоохранной биотехнологии должна быть
целостной по отношению ко всем компартментам
окружающей среды, а это требует интеграции
многих научных дисциплин, и, в первую очередь,
детальных знаний о механизмах протекающих
биокаталитических процессов, а также их
эффективного инженерного оформления.
Доклад дает несколько примеров
интегрированных подходов, основанных на тандеме
биокаталитических и инженерных подходов, для
защиты 3 основных компартментов окружающей среды
- почвы, воды и атмосферы. В первой части доклада
анализируется текущая ситуация с нефтяным
загрязнением грунтов и водных поверхностей в
России, а также представлены результаты полевых
испытаний недавно разработанного биопрепарата
"Родер" для биоремедиации этих
поверхностей. Во второй части доклада
обсуждаются новые решения, призванные расширить
применимость высокоскоростной анаэробной
обработки сточных вод при температурах столь
низких как 4-10 oC. Эффективность нового
анаэробно-аэробного гибридного реактора для
минерализации устойчивых к биоразложению
сточных вод, содержащих азокрасители,
анализируется в третьей части доклада. И наконец,
в четвертой части доклада представлена
оригинальная биокаталитическая технология
удаления сероводорода и рекуперации
элементарной серы из загрязненных газов,
практически не требующая использования
реагентов. Представленные примеры
демонстрируют, что, создавая оптимальные условия
для роста микроорганизмов в надлежащим образом
спроектированных инженерных системах, скорости
целевых процессов обработки отходов могут быть
значительно увеличены, облегчая решение многих
проблем природоохранной биотехнологии. Кроме
того, в течение последней декады эта дисциплина
постепенно трансформируется от ее обычной
функции (так называемая "обработка на конце
трубы") к новой фазе, характеризующейся
максимальной рекуперацией ресурсов, находящихся
в отходах. Типичный пример этого - обсуждаемая
выше биокаталитическая технология рекуперации
серы из газов, загрязненных H2S.
