Використання біотехнологій у різних галузях господарства

Біологічні аспекти екологізації виробництва відповідають її сутності, оскільки передбачають включення у виробничий процес живих організмів Це стосується передусім біотехнології.

Остання використовується при виробництві білкових речовин для одержання штучних кормів. Білкові речовини є продуктом життєдіяльності різноманітних бактерій та дріжджів, а також продуктами біосинтезу білків з амінокислот. У процесах біосинтезу використовують органічну сировину (наприклад, нафту) або відходи (наприклад, дерев’яні ошурки). У цьому сенсі біосинтез є одним з шляхів екологізації виробництва, але ці процеси не завжди є безвідходним. Стічні води процесів біосинтезу містять значні кількості органічних речовин, які необхідно видаляти із води.

Для очистки та доочистки стічних вод у багатьох випадках використовуються біохімічні методи. Відомі процеси біологічної переробки деяких видів відходів (деревини, рослинності, тваринництва) з одержанням біогазу (при метановому бродінні). Біогаз, який складається на 63-65% з метану, на 32-34% з діоксиду карбону, має високу теплотворну здатність – 23МДж кг, може бути додатковим джерелом енергії в тих місцях, де нестача інших джерел енергії. Біологічні процеси одержання біогазу самі по собі екологічно не шкідливі й одержане газоподібне паливо є екологічно чистим.

Шляхи екологізації сільськогосподарського виробництва

Такі шляхи підвищення врожайності сільськогосподарських культур, як хімізація сільського господарства (використання пестицидів
різного класу) можуть при неправильному їх використанні надати значної
шкоди екосистемам та здоров'ю людей. Перехід до біологічних засобів
боротьби шкідниками, небажаною рослинністю, а також пошук біологічних шляхів розвитку у рослин нових якостей (кількість та якість плодів,
швидкість вегетації тощо) дозволить зменшити забруднення навколишнього природного середовища та підвищити стійкість природних екосистем.

Комплексна програма екологізації агропромислового комплексу включає в себе: боротьбу з ерозією
ґрунтів, застосування органічних добрив, агролісомеліорацію, культурнотехнічну меліорацію, вапнування кислих ґрунтів, мінімізацію техногенного впливу на ґрунти, ґрунтозахисні технології, біологічні методи захисту рослин та інші «м'які» методи поліпшення якості ґрунтів.

Широко застосовується біологічний захист - розведення і випуск в агроекосистемі сонечка, жужелиці, трихограми, мурашок і інших комах-хижаківі паразитів. При генетичному методі захисту в природні популяції впроваджують види або особини, які не здатні давати потомства. Перспективне застосування фітофагів проти бур'янів. Розпочаті роботи по використанню пестицидних препаратів на основі природних інгредієнтів. Так, з колорадським жуком борються обприскуванням рослин настоєм зеленого перцю чілі, що змішується з часником і тютюном; проти тлі, сарани, гусениць, метеликів застосовують пудру піретрум (ромашки).Інсектицидні властивості мають препарати з цибулі, часнику, софори, хріну, гірчиці, петрушки, блекоти, дурману. У деяких регіонах світу (США) застосовують діатомову землю - подрібнені скелети мікроскопічних водоростей діатомей (додання 0,5-3 кг порошку на 1 т зерна захищає від уражень комахами). Важливим напрямом захисту рослин є інтегрований метод захисту, коли різними способами збільшують природну смертність шкідників (зміна термінів посіву і характеру розміщення рослин, розмірів полів, введення сталих проти шкідників порід і сортів тощо). Пестициди при цьому використовуються у кількості, яка б не порушувала систему біологічного контролю за шкідниками.

Біоенергетичні технології

Життя та діяльність людей супроводжується утворенням великої кількості різноманітних твердих і рідких відходів. Це побутові відходи, каналізаційні стоки міст, стоки та відходи виробництва й переробки сільськогосподарської продукції, величезна кількість органічних залишків після лісозаготівель і переробки деревини тощо. Навколо великих і малих міст вже ніде розміщувати звалища, які займають тисячі гектарів земель і отруюють воду й повітря. А разом з тим існують технології, що дозволяють одержувати з усієї цієї колосальної маси органічних решток енергію.

Найпростіше рішення — це спалювання органічних відходів на спеціальних заводах, що забезпечує одержання побутового тепла. Щоправда, воно обходиться в десять разів дорожче, ніж на ТЕЦ, проте головне тут — не одержання тепла, а охорона навколишнього середовища. Існують шляхи здешевлення цього процесу: виробництво на таких заводах не лише тепла, а й електроенергії. Такий досвід, наприклад, є в Японії. Недоліком таких технологій, є те, що спалювання сміття супроводжується новими відходами — твердими й газоподібними. Потрібні спеціальні фільтри, а це ще більше здорожує процес.

Але існує зовсім інша можливість переробки органічних відходів, що має багато переваг перед згаданим способом — біотехнологічний метод з використанням метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розвиваються в будь-яких органічних рештках, а в результаті процесу їх життєдіяльності утворюється біогаз — суміш метану (70%) і чадного газу (30%). Теплоємність біогазу досить велика: 1 м³ утворює стільки ж тепла, як 600—800 г антрациту. Тонна органічних решток (гній, сміття тощо) дає до 500 м³біогазу. Щоправда, цей процес відбувається досить повільно, але безсумнівною його перевагою є те, що понад 80 % енергії, яка міститься в стічних водах або відходах, вилучається у вигляді горючого газу.

Підраховано, що одна корова може забезпечити електричним освітленням невелике приміщення протягом 10 тис. годин за рахунок використання газу, добутого з гною, продукованого цією коровою.

Технологія одержання біогазу дуже проста. Гноєм, сміттям, соломою, листям заповнюють бетонні ємкості або колодязі будь-якого об'єму. Ємкість має бути щільно закрита, щоб не було доступу кисню. Газ, що утворюється в процесі бродіння, відводять у приймальні пристрої або безпосередньо в газову плиту. В Китаї нині діє 7 млн. таких установок, головним чином у сільській місцевості, багато їх також є в Індії. Тут колодязі заповнюють гноєм, щільно зачиняють, а газ, що утворюється, надходить у газові плити господарства. Після процесу бродіння залишається добриво— обеззаражене, без запаху, більш цінне, ніж звичайний гній.

Найширшого визнання така технологія набула в Китаї, де вже функціонує близько 8 млн. біогазових установок, якими користується 4 % населення країни (найбільше в світі) і які виробляють 720 млн. м³ газу на рік, що еквівалентне 3 млн. т кам'яного вугілля. Досвід свідчить, що 1 м³ біогазу вистачає, щоб освітлювати невелике приміщення протягом 6—8 годин. Китайські біогазові установки дуже дешеві (13 доларів США).

Найперші біогазові установки створили в Індії в 1990 році, пізніше — в Німеччині, Англії, США. В Індії планується збудувати 18 млн. сімейних біореакторів і 6. млн.. — великих.

У колишньому СРСР перші біореактори розробили в Латвії в 1949 році, потім —у Грузії. В 1959 році. в Україні (в Запоріжжі) був створений біореактор, розрахований на 150 корів і 20 свиноматок з поросятами. У Латвії та Естонії нині планується збудувати по кілька сотень біогазових установок середньої та підвищеної потужності.

Створено й промислові установки для переробки відходів і одержання з них горючого газу. В Румунії навіть проведено успішні досліди з використання біогазу як палива для тракторів. Для України, яка забезпечена власними запасами природного газу лише на 22 %, така технологія є дуже перспективною, особливо для сільської місцевості.

Біотехнології боротьби з шкідниками без отрутохімікатів

Одним із наймасовіших і найбільш небезпечних забруднень є пестициди. Так називають отрутохімікати, які використовують для організмів, шкідливих для сільського господарства або в інших відношеннях. Хімічна боротьба із шкідниками має багато недоліків:

1) до будь-якої отрути шкідники звикають – кожна наступна обробка усе менш діє на них;

2) в отрутохімікатів слабка вибірковість дії, тобто вони впливають на усе живе , а у тварин „б’ють” насамперед по нервовій системі. Тому від них страждають корисні комахи (бджоли, джмелі, „вершники”). А шкідники (саранові, листоблішки, клопи), які мають менш розвинену нервову систему, відповідно менш чутливі до сучасних синтетичних отрут. Від них також масово гинуть птахи, кроти та „тваринне населення” ґрунту.

3) ще один недолік полягає у кумулятивному ефекті. Накопичуючись в організмі вищих тварин та людини, отрути з нього не виводяться. Кількість пестицидів збільшується, що призводить до тяжких хвороб. Було з’ясовано, що першопричина низки „незрозумілих” важких захворювань – накопичення в організмі сільськогосподарських отрутохімікатів.

Виходячи із зазначених недоліків, більш ефективними та безпечними є так звані екологічні (біологічні) методи боротьби із шкідниками. Їх сутність полягає у створенні комплексу умов у природному середовищі, які б перешкоджали масовому розмноженню шкідливих видів.

Для боротьби із шкідниками лісу у штучних лісонасадженнях на лісосмугах слід якомога більше урізноманітнювати склад штучних екосистем. Адже, шкідники, зазвичай, пристосовані до життя та харчування на деревах одного або кількох видів. Якщо ці дерева будуть далеко розташовані один від одного, то шкідники не переходять масово із дерева на дерево і тому масово не розмножуються.

У різноманітних за складом лісонасадженнях створюється множина екологічних ніш для природних „ворогів” комах – птахів. Так піночки влаштовують гнізда на землі під прикриттям трав або чагарників. Синиці, пищухи, поповзні віддають перевагу дуплам. Зяблики влаштовують гнізда у розвилках сучків та гілок. Чагарникові зарості приваблюють багатьох птахів, наприклад солов’їв.

Птахи, як захисники лісу відрізняються значною оперативністю. Коли якийсь корм з’являється у великій кількості, усі птахи, здатні ним харчуватися, переключаються на його здобування. Це їм вигідніше. Набагато простіше збирати певним стандартним способом корм, якого напевне знайдеш достатньо, ніж увесь час змінювати прийоми: то перегортати опале листя, то заглядати під кору, то оглядати її поверхню і усе це з невеликою надією на успіх. Ця риса у птахів і обумовлює зниження ними чисельності насамперед тих видів, які почали масово розмножуватися. У птахів є ще одна важлива особливість: майже усі дрібні їх види, навіть рослиноїдні. вигодовують пташенят комахами. А якщо корму багато, то вони виводять пташенят не один раз за літо, а більше.

На прикладі лісу можна чітко бачити як біотичні угрупування саморегулюють своє існування. Вид, що надмірно розмножується, відразу звертає на себе увагу чисельних ворогів і подавляється ними. Вид, що сильно знизив свою чисельність, випадає з поля зору хижаків і отримує необхідну для відновлення передишку.

Для сільськогосподарських угідь екологічними способами боротьба із шкідниками є чітке дотримання агротехніки. Кожен шкідник потребує сховку і корму постійно. Якщо після збирання врожаю на полі не залишається зерна, стерні, решток рослинності, то шкідники не будуть розмножуватися. Ефективним агротехнічним засобом боротьби із бур’янами і шкідниками є чорний пар, який передбачено у всіх сівозмінах. Це обумовлено коливанням екологічних умов великого розмаху.

Ще одним таким прикладом може бути зміна поливу при зрошенні періодами сухості. Дуже важко знайти види комах, молюсків, паразитичних червів - будь - яких шкідників, які б однаково добре переносили і надлишкове зволоження і висушування місць їхнього мешкання. При сівозмінах відбуваються великі коливання умов живлення. Адже мало є шкідників, які могли б харчуватися багатьма видами культурних рослин. Майже усі вони спеціалізуються на окремих культурах.

Використання природних механізмів відтвореннямінеральних ресурсів

Корисні копалини вважаються вичерпними природними ресурсами, а переважна їх більшість ще і не відновлювані. Родовища корисних копалин вичерпуються упродовж десятиліть або століть, а для їх утворення потрібні геологічні епохи – тисячоліття чи навіть мільйони років. Тому слід економити мінеральні ресурси усіма доступними способами, наприклад, найбільш повним і комплексним видобутком. Корисних елементів із породи. Слід учитися у природи: необхідні нам мінеральні речовини мають знаходитися у кругообігу, тобто використовуються багато разів. При цьому речовини розсіюються і втрачають практичну цінність для людини.

Цьому можна протиставити механізм біологічної концентрації елементів. Болотний хвощ росте на землях, не збагачених золотом. Проте у його попелі знаходять величезний вміст цього дорогоцінного метала – 600 грамів на тону. Астрагали (рослини із родини бобових) накопичують селен, що використовується для створення фотоелементів. Поки що не розробили технології рентабельного видобутку мінеральних речовин із рослин, але такі перспективи є.

Вигіднішою є біологічна концентрація рідкісних елементів у воді океанів та морів. Морські організми мають дуже велику концентруючи здатність. Наприклад, увесь йод, використовуваний у промисловості, видобувають із морських водоростей

Раціональне використання та економія енергії – необхідна умова оптимального природокористування (ПК)

Енергетична ефективність - співвідношення між енергією, що затрачується, і кінцевим продуктом. Перетворення високоякісної енергії, що видобувається з ядерного палива, в теплову енергію в декілька тисяч градусів і далі для підтримки температури 20^сС - 100^ºС є надзвичайно марнотратним процесом. Класики екології, зокрема Т.Міллер, вельми влучно зауважують, що використовувати високоякісну енергію для виробництва низькоякісного тепла «це все одно, що різати масло циркулярною пилкою або бити мух ковальським молотком».

Тому основним принципом використання енергії повинна бути відповідність якості енергії поставленим задачам. Наприклад, раціонально для обігріву будівель використовувати сонячну енергію, гідроенергію, геотермальну енергію, енергію вітру та інші, а в районах з холодним кліматом найкращий спосіб опалювання - створення будівель, максимально ізольованих від зовнішнього середовища.

Як відомо, ГЕС більш економічні в порівнянні з ТЕС, але на рівнинних ріках (Дніпро, Волга і інші) вони приводять до затоплення величезних площ родючих земель, заплавних луків, населених пунктів, тому їх ефективніше будувати на гірських ріках, особливо об'єкти «малої» гідроенергетики.

Оскільки близько 13% електроенергії, що виробляється, витрачається на освітлення, то певне значення має перехід на прогресивні джерела освітлення (люмінесцентні і натрієві лампи), що дозволить зекономити 20-70% електроенергії. Іншою формою енергозбереження є створення мало енергоємних технологій в промисловості, в сільському господарстві, на транспорті тощо. Наприклад, якщо середня витрата палива в автомобілях радянського виробництва близько 12 л/100 км, то в деяких автомобілях західного і японського виробництва не перевищує 4-5 л/ 100км.

Надзвичайно багато енергії споживає наша побутова техніка. Якби вітчизняні телевізори, пилососи, пральні машини тощо мали такі ж економічні показники, як кращі зразки світової побутової техніки, економія електроенергії була б такою, що Україна могла б відмовитися від усіх АЕС на її території.

У Швеції з її досить холодними зимами зводять житлові будинки з підвищеною теплоізоляцією стін і міжповерхових перекриттів, а також з вікнами з потрійними віконними рамами. Звичайно, будівництво таких будинків обходиться дорожче, ніж звичайних, але опалення їх на 70% дешевше, тому додаткові витрати на теплоізоляцію повністю себе виправдовують. Останнім часом у деяких західних країнах, наприклад у ФРН, у зимовий період міські власті систематично контролюють стан теплоізоляції заводів, трубопроводів тощо. Для цього використовується нічна теплова зйомка з літаків — на знімках, виконаних у інфрачервоному світлі, видно всі місця витоків тепла.

Сільське господарство теж є крупним споживачем енергії. Так, щоб одержати 1кг засобів хімічного захисту рослин, необхідно затратити 4л пального. На гектар саду за існуючих норм опилення витрачається понад тонни пального. А між тим селекціонери вивели сорти яблунь, стійких до грибкових захворювань. Сад з таких яблунь потребує лише профілактичної обробки й у три рази менше хімікатів. Заміна залізних сплавів на титан, магній, алюміній дозволить випускати автомобілі, трактори й комбайни, що будуть важити в три — чотири рази менше нинішніх, не вимагатимуть фарбування та споживатимуть утричі менше пального.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.019 сек.