2. Біотехнології виділення металів
При переробці бідних і складних руд тисячі і навіть мільйони тонн
цінних металів втрачаються у вигляді відходів. Біологічне
виділення металів з руд, рудних концентратів і гірських порід
відбувається за допомогою мікроорганізмів шляхом
1. мікробного вилуговування або
2. біосорбції.
Залізна руда Мідна руда Уранова руда
Бактеріальне вилуговання металів під дією мікроорганізмів відбувається
при нормальному тиску і температурі від 5 до 80 о
С.
3. 1. Мікробне вилуговання металів
Основою процесу бактеріального вилуговання є окислення сульфідних
мінералів, що містяться в рудах, тіоновими бактеріями (що окислюють
сірку і сірковмісні з'єднання).
Найбільш широко для бактеріального вилуговування застосовують :
Thiobacillus ferrooxidans
«тіобацiлус феррооксіданс»,
(так звані залізобактерій)
і
Thiobacillus thiooxidans
«тіобацiлус тіооксіданс»
(так звані сіркобактерії).
4. ..
Thiobacillus ferrooxidans застосовується найчастіше. Цей вид
тіонових бактерій був відкритий в 1947 р. Колмером та Кінкелем.
Це аеробна споронеутворююча паличка з
одним джгутиком, 0,4 х (1-1,5) μм.
Тіонові бактерії є хемоавтотрофами: енергію ці бактерії отримують при
окисленні відновлених з'єднань сірки і двовалентного заліза у
присутності вільного кисню. Джерелом вуглецю служить вуглекислий
газ, тобто це хемоавтотрофні мікроорганізми. Вони окислюють сульфіди
металів. При цьому метали з нерозчинної сульфідної форми переходять в
сульфати, які добре розчинняються у воді.
Тіонові бактерії поширені в природі, зустрічаються в родовищах сірчаних
і сульфідних руд. Але в умовах природного залягання таких руд
активність тіонових бактерій стримується відсутністю кисню.
Їх особливістю є потреба в дуже кислому середовищі. Вони розвиваються
при рН від 1 до 4,8 з оптимумом при 2-3. Інтервал температур, в якому
можуть розвиватися бактерії цього виду, складає від 3 до 40°С з
оптимумом при 28°С.
5. Бактеріальне вилуговання широко застосується для виділення меді з
відвалів бідної руди (купчасте). Приблизно 25% усього світового
виробництва меді ведеться за цією біотехнологією. Вміст меді у
відвалах малий, приблизно 0,1 – 0,5 %.
Основною технологічною операцією цього способу є зрошування
руди у відвалі або в рудному тілі розчинами, що містять сірчану
кислоту, іони двохвалентного заліза, а також життєздатні клітини
тіонових бактерій. Іноді для посилення процесів вилуговування
всередину відвала подають повітря.
Ці бактерії утворюють іони трьохвалентного заліза, які хімічно
окислюють медь згідно з рівняннями:
Fe2+
+ 4H+
+ O2 4Fe3+
+ 2H2O (Thiobacillus ferroxidans) (1)
Cu2S + 2Fe3+
CuS + Cu2+
+ 2Fe2+
(Хімічна реакція) (2)
CuS + 2Fe3+
Cu2+
+ 2Fe2+
+ S0
(Хімічна реакція) (3)
6. Утворений розчин фільтрується через товщу руди і в результаті
мікробіологічних і хімічних процесів збагачується міддю, що
вилуговуються з руди. Розчин збирають для вилучення міді одним з
фізико-хімічних методів.
Собівартість 1т міді, отриманої цим способом, в 1,5-2 рази нижча, ніж
вартість міді, що добувають традиційним способом. В промислових
масштабах бактеріальне вилуговування застосовується для вилучення
міді в США, Австралії, Іспанії та інших країнах. У ряді країн цим
способом отримують також значні кількості уран.
Thiobacillus thiooxidans окислюють сірку до сірчаної кислоти:
2S0
+ 3H2O + 2O2 3H2SO4
7. ..
2. Біосорбція металів
Присутність металів в рідинних відходах може викликати забруднення
довкілля. Для видалення металів із промислових рідинних відходів
можливо застосовувати як біосорбент дешеву мікробну біомасу, яка
потім оброблюється для вилучення металів.
Ця мікробна біомаса може бути відходом деяких біотехнологічних
виробництв, наприклад:
(1)пива - біомаса дріжджів Saccharomyces cerevisiae;
(2) антибіотиків – біомаса міцеліального гриба Penicillium chrysogenus;
(3) лимоної кислоти - біомаса міцеліального гриба Aspergillus niger та
інші.
Тривалість процесу сорбції лежить в межах 20-60 хвилин.
Два основних переваги біосорбції:
(1)очищення рідинних відходів;
(2)повернення цінних елементів.
8. ..
Запропановано використовувати
біомасу дріжджів Saccharomyces cerevisiae для
видалення міді та урану;
біомасу дріжджів Rhotorula rubra як біосорбент
кадмію та свинцю;
міцелій грибів Rhizopus та Absidia, які
застосуються в промисловому масштабі для
трансформації стероїдів, для вилучення свинцю,
кадмію, цінку та урану;
міцелій гриба Aspergillus niger вилучення свинцю,
кадмію, міді, нікелю та золота.
Біосор-
бент
рідкі відходи, що
містять іони металів
очищені рідкі
відходи
Механізми біосорбції різноманітні. Вони включають іонний обмін,
комплексо-утворювання, утворення нерозчинних з'єднань з ковалентними
зв'язками, окислювально-відновні процеси. В процесі сорбції беруть участь
амінні, амідні, карбоксильні, фосфатні, сульфатні, гідроксильні групи
клітинної стінки мікроорганізмів.
9. ..
Використання сульфат-відновлюючих бактерій для
вилучення металів (осадження)
Сульфат-відновлюючі (сульфат-редукуючі) бактерії (СВБ) можуть бути
застосовані для вилучення карбонатів, гідрооксидів або сульфідів
металів. Типовий приклад – це отримання металів (мідь, нікель, хром,
цинк) із стічних вод гальванічних виробництв, яка містить сульфати
металів. Утворені осади можеть бути використовані як пігменти, сирий
матеріал для хімічних перетворень, або металевий концентрат.
СВБ (хемолітотрофи) – підгупа
сіркобактерій, які окислюють різні органічні
речовини та відновлюють сульфати до
сірководню в анаеробних умовах. Сульфат є
для них акцептором водню, а донором
електронів – органічні сполуки, такі як
органічні кислоти та спирти (лактат,
піруват, пропіонат, форміат, сукцинат,
фумарат, етанол, та інші).
Більшість сульфат-відновлюючих бактерій також можуть
використовувати окислені сполуки сірки, наприклад, сульфіти, або
елементарну сірку.
10. Ці бактерії можуть бути знайдені у будь-якому анаеробному
природному джерелі, багатому на органічні речовини, рости при
температурі від 0 до 70o
C та pH від 5 дo 9.5.
Осадження металів після реакції з сульфідами, які були утворені СВБ, -
найбільш поширена біотехнологія. H2S, що утворився шляхом
біологічного відновлювальня сульфату, може реагувати з іонами
важких металів та переводити їх в форму сульфідів:
SO4
2-
+ CH3COOH + 2H+
H2S + 2CO2 + 2H2O
H2S + Fe2+
FeS↓ + 2H+
Ця біотехнологія значно дешевша, ніж хімічне осадження металів, і
може використовуватися для вилучення окремих металів, таких як мідь
або цинк.
11. ..
Вилучення фосфату із концентрованих стічних вод при
використанні залізо-відновлюючих бактерій
Ця біотехнологія включає:
(1)бактеріальне відновлення залізо-відновлюючими бактеріями
тривалентного заліза (дешевим джерелом Fe(III) може бути залізна руда
або залізовмісна глина) в анаеробних умовах:
4Fe3+
(нерозчинена форма) + CH2O (вуглеводи) +H2O
4Fe2+
(розчинена форма) + CO2 + 4H+
;
(2) хімічне осадження фосфатів, що містяться у стічних водах,
утвореними іонами Fe2+ :
Fe2+
+ HPO4
2-
FeHPO4
В якості залізо-відновлюючих бактерій може застосовуватися Грам-
негативні палички, неспороутворюючі палички, факультативні аероби
Stenotrophomonas maltophilia або
Грам-негативні палички , неспороутворюючі анаероби Shewanella
oneidensis.
12. К Е
а
К
Е
б
Ріст перця (а) та томатів (б) у контролі (К, бідний грунт) та
експерименті (Е, з додаванням фосфатного добрива).
Отриманий за цією біотехнологією фосфоровмісний осад можна застосовувати як
добриво.
13. Компостуваня органічних відходів
Компостування є аеробним мезофільним або термофільним процесом
мікробного розкладання органічних речовин в результаті якого
органічні відходи перетворюються в добриво - компост.
Це старовинна технологія, яка століттями застосовувалася селянами
для перетворення біодеградуючих відходів сільського господарства,
садівництва, деревообробки, а також комунально-побутових відходів у
добриво.
Метою екологічних технологій для обробки
відходів є скорочення об'єму і токсичності
відходів. Одночасно, відходи можуть бути
перетворені на таку ціну продукцію як паливо
або добриво.
Компостування – одна з головних екологічних
технологій, які можуть бути застосовані для
біоконверсії великих кількостей органічних
відходів.
14. Протягом компостування різні групи мікроорганізмів приймають участь
в біорозкладенні органічних речовин:
(1) латентна фаза (температура навколишнього середовища 20o
C) –
мікроорганізми адаптуються до умов компостування, таких як
температура, вологість, аерація;
(2) мезофільна фаза (20 до 40o
C) інтенсивного мікробного росту, яка
обумовлює підвищення температури завдяки окисленню органіки; триває
декілька днів;
(3) початкова термофільна фаза (40 до 60°C), де діють термофільні
бактерії, актіноміцети та гриби;
(4) термофільна фаза (60 to 80°C), де діють термофільні та
спороутворюючі бактерії, сірко- та водень-окислюючі автотрофи та
аеробні неспороутворюючі бактерії; наприкінці цієї фази температура
падає до 40o
C; триває від декілька днів до декілька місяців;
(5) фаза охолодження та дозрівання (40o
C дo температури навколишнього
середовища, де діють мезофільні/термотолерантні бактерії, актіноміцети
та гриби; триває декілька місяців.
15. Найважливіші параметри компостування:
(1)вологість; оптимальна вологість компостуємого матеріалу - це 60%, але
процес може відбуватися в діапазоні від 40 дo 70%. Якщо вологість вище
ніж 70% , швидкість розкладення органічних речовин знижується і
створюються анаеробні умови;
(2)C/N співвідношення повинно бути між 25:1 та 35:1. За умов зайвого
вмісту вуглецю процес розкладання сповільнюється, а при малому вмісту
азотистих компонентів компост буде бідний азотом. Різні відходи мають
різне C/N співвідношення, наприклад, у анаеробного мулу воно від 6:1 дo
8:1; у харчових відходах - 15:1; у фруктових відходах - 35:1; у зелених
овочевих відходах та водоростях – від 11:1 дo 20:1; у деревної тирси, 500:1.
Для отримання бажаного C/N відношення, необхідно змішувати різні
відходи;
(3)аерація; матеріал необхідно перемішувати, щоб забезпечити достатній
доступ кисню, можливо застосувати примусову аерацію за допогою
компресорів; оптимальним постачання повітря протягом термофільної
фази вважається 0,6 -1,8 м3
повітря/(доба∙кг летких твердих речовин);
16. (4) розмір часток матеріалу; подрібнювання всіх
матеріалів збільшує поверхню, де діють мікроорга-
нізми та прискорює процес компостування;
(5) наповнювачі, такі як дерев’яні тирса та
стружки, додаються для поліпшення масообміну;
(6) pH повинно бути нейтральним. Для його
підтримки додають вапно;
(7) для прискорення процесу компостування до свіжого матеріалу треба
додати трохи готового компосту, що забезпечить присутність необхідних
бактерій і прискорить процес компостування.
Температура 55-60o
C повинна підтримуватися протягом декілька днів для
інактивації патогенів та насіння бур'янів. Але температура вище 70o
C
може призвести до пригнічення мікрофлори компосту і сповільнити
процес компостування.
17. Біотехнологія виробництва біоцементу для використання в будівництві
та геотехніці розробляється в останні 20 років в наукових лабораторіях
різних країн як альтернатива традіційному цементу.
Виробництво біоцементу
Цемент - найбільш поширений будівельний матеріал необхідний у
самих різних будівельних роботах, а також для закріплення грунтів.
Однак виробництво цементу потребує значної витрати
електроенергії, а також забруднює атмосферу пилом та СО2.
18. Основою для біоцементації є активність уреаза-продукуючих бактерій
(УПБ), які в присутності сечовини та іонів кальцію утворюють кристали
кальциту згідно рівнянню:
(NH2)2CO + 2H2O + Ca2+
→ 2NH4
+
+ CaCO3
Активність уреаза-продукуючих бактерій викликає підвищення рН
оточуючого середовища, что сприяє утворенню нерозчинного карбонату
кальцію.
Виділення чистої культури УПБ
Скануюча електронна мікроскопія
клітин УПБ Bacilius sp.
20. Конструювання модельного пруда з
допомогою біоцементації піску:
А – формування дна та стінок у піску;
В - модельний пруд після первого етапу
біоцементації;
С- готовий модельний пруд;
Г- модельний пруд використаний для
вирощування водоростей.
А Б В
Г
21. Використання мікроорганізмів для перетворення
органічних відходів у цінні продукти
Органічні відходи можуть бути використані для подальшого
біотехнологічного перетворення в ціні продукти, такі як ферменти,
одноклітинний білок, біопаливо, хімічні реагенти, та фармацевтичні
препарати, тощо.
Неїстівна частина рослин, відходів сільского господарства від збору
врожаю, відходи харчової промисловості, які можуть бути використані
для біотрансформації складає більш, ніж 13 ∙ 109
тонн на рік.
22. Ці органічні відходи містять цінні компоненти, такі як крохмаль в
відходах переробки картоплі; глюкоза в гідролі, пектін в жомі яблук;
цукроза в мелясе; целюлоза та геміцелюлоза в відходах
деревообробної промисловості, садових відходах та рисовому
лушпінні.
Меляса Відходи переробки картоплі Гідрол
Висушений жом яблук Відходи деревообробної Рисове лушпіння
23. Джерела вуглецю. Найбільш доступні для мікроорганізмів вуглеводи,
але чисті вуглеводі є цінною харчовою сировиною і досить дорогі. У
зв'язку з цим у більшості промислових мікробіологічних виробництв
чисті вуглеводи заміняють більш дешевими і доступними продуктами, а
саме:
• меляса - відхід виробництва цукру із цукрового буряка, містить 70—80
% сухої речовини, у тому числі 45—60 % сахарози;
•гідрол - відхід виробництва глюкози з крохмалю, містить до 80 %
глюко-зи;
• пшеничні висівки — відходи борошномельного виробництва, ви-
користовуються для приготування живильних середовищ при твердо
фазному способі культивування, містять 16—20 % крохма-лю, 10—12 %
білків, 3—4 % жи-рів, 10 % клітковини.
Виробництво антибіотиків, ферментів, амінокислот та
органічних кислот
24. Джерела органічного азоту. Для вирощування мікроорганізмів широко
використовують субстра-ти, які містять органічні джерела азоту
(амінокислоти, білки).
Най-більш поширені в біотехнології натуральні субстрати:
• кукуру-дзяний екстракт - побічний
продукт крохмально-патокового
виробництва, що містить 40—50 %
азотистих речо-вин, в основному
амінокислоти, і 10—12 % вуглеводів,
вітамінів, мікроелементів;
• бу-ряковий жом — відход цукрового
виробництва із цукрово-го буряка,
містить до 9% білків; 22% целюлози;
4% мікроелементів; 4% кальцію; 1 %
фосфору.
25. Меляса широко використовується у виробництві ферментів,
амінокислот (лізин, глютамінова кислота), органічних кислот
(лімонна кислота), хлібопекарських дріжджів.
Гідрол - у виробництві антибіотиків (стрептоміцин,
бензилпеніцилін, тетрациклін).
Відходи деревообробної промисловості, рисове лушпіння – у
виробництві ферментів целлюлаз.
Кукурудзяний екстракт - у виробництві антибіотиків
(бензилпеніцилін, стрептоміцин, авермектин); амінокислот
(лізин, глютамінова кислота).
Бу-ряковий жом, жом яблук - у виробництві пектолітичних
ферментів.
26. Ферменти широко використовуються в харчовій та текстильній промисловостях, в
медицині та косметиці.
Біотехнологічне виробництво ферментів включає культивування мікроорганізмів в
поживному середовищі. Мікроорганізми можуть утворювати внутріклітинні
ферменти (локалізуються в клітині) та позаклітинні ферменти (виділяються із
клітини в середовище). Після культивування ферменти виділяють із біомаси або
середовища та очищають.
Відходи харчових виробництв та переробчої промисловості, такі як пшенічні та
рисові висівки, рисове лушпіння, бананові відходи, соняшниковий шрот, можуть
бути застосовані як субстрат для мікробного синтезу методом твердофазної
ферментації амілолітичних ферментів, наприклад, α-амілази.
Виробництво ферментів:
Bacillus licheniformis
27. Пектолітичні ферменти використовуються у харчовій промисловості
для збільшення виходу соків із фруктів, для освітлення вин.
Для мікробного синтезу полігалактуронази використовують такі
відходи переробки харчових продуктів як шкірки апельсинів,
пшеничні висівки, жом цукрового буряку, жом яблук, журавлини,
полуниці. Продуценти полігалактуронази – гриби роду Aspergillus.
Aspergillus aculeatus.
Aspergillus niger
Пектиназа
28. Целлюлази є группа ферментів, які катализують біоконверсію целюлози до
глюкози. Для синтезу целлюлаз можуть бути викорастані пшеничні висівки,
рисова солома, відходи переробки бананів.
Продуценти целюллази гриби:
Trichoderma viride (Триходерма зелена). Penicillium funiculosum
Целлюлаза
29. Виробництво поліцукридів:
Пуллулан. Гриби Aureobasidium
pullulans синтезують водорозчинний
позаклітинний поліцукрид пуллулан. Із
пуллулану виробляють міцні плівки і
волокна, які застосовуються в якості
пакувального матеріалу для харчових
продуктів. Як замінник крохмалю
пуллулан використовують при
виготовленні низькокалорійних
продуктів. Він також застосується в
косметичній промисловості. Сировина –
різні органічні відходи, такі як жом
винограду, крохмалевмісні віходи
віробництва крохмалю, стічні води
виробництва маслинової олії, відходи
переробки картоплі.
30. Ксантан – водорозчинний гетерополіцукрид,
найбільш важливий мікробний поліцукрид з
комерційної очки зору: світове щорічне виробництво
становить 30 000 тонн. Він широко застосовується в
харчовій промисловості як загущувач та стабілізатор;
як структуроутворювач для приготування бурових
розчинів при видобуванні нафти; є важливим
інгрідіентом в діетології, косметиці та фармацевтиці.
Ксантан синтезується грибами Xanthomonas campestris.
Як джерела вуглецю можуть використовуватися
промислові відходи: молочна сироватка, яблучний
жом, шкірки цитрусових, стічні води виробництва
маслинової олії і жом цукрового буряка.
31. Вирощування грибів
Світове комерційне вирощування грибів складає 5x106
тонн сирої ваги
щорічно. Різні органічні та лігноцелюлозні відходи можуть бути
викрористані в якості субстрату для їх вирощуваня. Гриби родів
Pleurotus (вешенка) та Agaricus (печериці або шампіньйни) вірощувають у
всьому світі, а гриби Lentinus edoides (шіітаке) вирощують в основному в Азії.
Взагалі, більш ніж 20 видів грибів вирощуються як харчовий продукт або як
медичні засоби для запобігання таких хвороб як гіпертонія та холестеринемія
завдяки присутності харчових волокон, а також як протипухлинний та
противірусний і імуномодулюючий препарат завдяки присутності особливих
поліцукридів.
Вешенка Шампіньйни Шіітаке
32. Вирощування грибів включає дві головні етапи:
•приготування компосту або твердого середовища;
•вирощування міцелію грибів до формування плодових тіл.
Для приготування компосту або середовища використовуються різні
відходи так як деревні стружки, тирса, сіно, рисова солома, паперове
сміття, лушпиння бавовняного насіння, лушпиння рису, жом яблук та
інші. В компост додаються необхідні поживні елементи. Усі компоненти
перемішуються та компостуються протягом 8 діб. Потім компост
пакується у ємності, та стерилізується. Середовище засівається грибним
міцелієм. Оптимальна температура для росту грибів 24о
С , а
оптимальна температура для формування плодових тіл від 14о
С до 18о
С.
33. Виробництво біорозкладаного пластику
Забруднення пластиком
Атлантичного океану
У світі виробляється щорічно 100 мільйонів
тонн синтетичного пластику, який
отримується з нафтопродуктів. Вироби з
пластику, такі як поліетиленові пакети,
пластикові пляшки, упаковки для
продуктів стали провідним
джерелом забруднення довкілля.
Використання біорозкладаного пластику
біологічної природи може значно
поліпшити екологічний стан, але його
вартість значно вище в порівнянні з
традиційними нафтохімічними
матеріалами.
В теперешній час біопластик застосовується у медицині для
виготовлення висококоштовних імплантатів. Можливим шляхом
зниження вартісті біопластику є застосування дешевої відновлювальної
сировини. Наприклад, крохмалевмісні відходи харчової промисловості
можуть бути використані для виробництва біополімерів полі-β-
гідроксибутірату (ПГБ) та полігідроксиалканоату (ПГА).
34. Бактерії Alcaligenes eutrophus часто застосовуються для отримання
біопластику.
Alcaligenes eutrophus
Полімолочна кислота є теж біодеградуємим пластиком. Її отримують
полімеризацією молекул молочної кислоти. Саму молочну кислоту отримують
шляхом ферментації глюкози з використанням в якості мікробних продуцентів
різних штамів молочнокислих бактерій.
Бактеріальна
клітина
ПГА
Полімолочна кислота в
якості медичного шовного
матеріалу відома вже
більше 20 років.
35. Виробництво біопалива:
Побутові відході з рештками
вологого паперу та продуктів
харчування на сміттєзвалищах
розкладаються анаеробними
бактеріями з утворенням
біогазу, який містить до 50%
метану.
Метан утворююється при
анаеробному зброджуванні
органічних відходів та
надлишко-вого активного мулу.
Метантенкі, Сінгапур
Збір метану на сміттєзвалищі
1. Метан
36. 2. Водень
Водень є найбільш перспективним
джерелом енергії у майбутньому.
Для мікробного виробництва водню
застосовують:
•фототрофні бактерії Rhodobacter
sphaeroides, які використовують
енергію світла;
•анаеробні бактерії Clostridium
thermocellum, які вирощують на
органічних відходах.
Водневе авто
37.
Схема виробництва водню водоростями
Водорості інтенсивно продукують водень, коли їм не вистачає кисеню
та сірки.
Біоводень може вироблятись в біореакторах, які використовують
рідкі органічні відходи. Цей процес здійснюється бактеріями, що
поглинають вуглеводні та виділяють водень і вуглекислий газ.
38. 3. Біоетанол
Світове виробництво етанолу как альтернативного палива для
транспорту складало у 2007 році 52 млрд л. Біоетанол
використовується переважно в Бразилії та США. Етанол у Бразилії
робиться переважно з цукрової тростини, а в США з кукурудзи.
Як сировину для виробництва етанолового біопалива можно також
використовувати любий рослинний матеріал, багатий на сахарозу, крохмаль
або целюлозу: відхід переробки цукрового буряка – мелясу,
відходи деревообробної промисловості, побутові відходи рослинного
походження, тощо. Зазвичай сировину обробляють з метою гідролізу
полісахаридів до мономерів, після чого до отриманої маси додають необхідні
поживні елементи і використовують для вирощування дріжджів Saccharomyces
cerevisiae і отримання етанолу.
Цукрова тростина Дріжджі Saccharomyces cerevisiae
39. 4. Біодизель
Водорості можуть накопичувати жири до 80%
від біомаси. Ці жири використовуються для
виробництва біодизельного палива. Водорості
можна вирощувати
•в спеціальних ставках (водорості
поглинають вуглекислий газ і сонячне світло)
або
•в біореакторах, які складаються з великого
числа прозорих скляних труб; водорості
забезпечуються світлом, вуглекислим газом,
необхідними поживними елементами).
Жирні кислоти водоростей можуть бути
перетворені на біодизель хімічною
естерифікацією метанолом або термохімічним
піролізом біомаси.
40. До речі, массове віробництво біодизеля із деяких рослин має
негативний вплив на довкілля. Виробництві біодизеля із пальмової олії
викликало масове знищення тропічного лісу. В одній тільки західній
Індонезії до 2020 року плантації займуть 2,5 млн гектарів, що
еквівалентно території Великобританії.
Унікальна природа зникає, зникають цілі види тварин, птах та комах, а
залишаються лише плантації пальм.
43. Ароматичні речовини
Світовий ринок ароматичних речовин оцінююється в 10 мільярдів US$.
Більшість ароматичних речовин на теперешній час виробляють хімічним
синтезом або екстракцією з натуральних матеріалів.
Мікробне перетворення харчових відходів та відходів сільського
господарства більш ефективний альтернативний метод виробництва
натуральних ароматичних речовин.
Ceratocystis
Гриби Ceratocystis fimbriata
утворюють фруктовий
аромат при вирощуванні на
жомі цукрового тросника з
додаванням глюкози.
44. Дріжджі Kluyveromyces marxianus
утворюють фруктовий аромат
при вирощуванні на жомі
маніоки.
Базідіальні гриби Pycnoporus cinnabarinus
(кіноварний гриб) утворює ванілін
при вирощуванні на пшеничних висівках.
Деякі приклади мікробної трансформації відходів у корисні продукти наведено у
наступній таблиці.
45. Мікробна конверсія органічних відходів у цінні продукти
Сировина Мікроорганізм Продукт
Ферменти
Висівки пшениці, рисове
лушпіння, кукурудзяні качани,
картопляні лушпайки
Aspergillus sp., Penicillium
sp., Rhizopus sp.,
Trichoderma sp., Bacillus sp.
Протеаза
Висівки пшениці, яблучний
жом
Bacillus sp. Пектиназа
Відходи переробки бананів Bacillus subtilis α-амілаза, целлюлаза
Органічні кислоти
Відходи переробки моркви Rhizopus oryzae Молочна кислота
Відходи переробки ананасів Aspergillus foetidus, A. niger Лімонна кислота
Амінокислоти
Жом цукрової тростини Brevibacterium sp. Глутамінова кислота
Меляса Brevibacterium sp. Глутамінова кислота
46. Сировина Мікроорганізм Продукт
Антибіотики
Гідрол Penicillium chrisogenum Бензилпеніцилін
Streptomyces griseus Стрептоміцин
Streptomyces rimosus Тетрациклін
Кукурудзяний екстракт Penicillium chrisogenum Бензилпеніцилін
Streptomyces griseus Стрептоміцин
Streptomyces rimosus Тетрациклін
Екзополіцукриди
Жом яблук, винограду, шкірки
цітрусових, солодова дробина
Xanthomonas campestris Ксантан
Стічні води виробництва
маслинової олї
Xanthomonas campestris Ксантан
Aureobasidium pullulans Пулулан
Екстракт виноградних вичавок,
відходи виробництва крохмалю
Aureobasidium pullulans Пулулан
Корм для тварин
Жом яблук Candida utilis Збагачений білком
кормЖом маслин після видалення
лігнину та оцукрювання
Candida utilis або
Saccharomyces cerevisiae
47. Сировина Мікроорганізм Продукт
Ароматичні речовини
Жом цукрового буряка Pycnoporus cinnabarinus
(базідіальні гриби)
Ванілін
Паливо
Меляса Saccharomyces cerevisiae Етанол
Відходи виробництва
анасового соку
Zymomonas mobilis Етанол
Стічна вода виробництва
крохмалю
Анаеробна мікрофлора Водень
Clostridium butyricum Водень
Молочна сироватка Rhodopseudomonas palustris Водень
Інсектициди
Відходи кокосів Bacillus thuringiensis Ендотоксин
Боіпластик
Відходи переробки картоплі Alcaligenes eutrophus Полігідроксибутірат
Добриво
Органічні відходи Консорціум мікроорганізмів Компост
Вирощування істивних грибів
Деревні стружки, тирса,
сіно, рисова солома та інші
Вешенка, шампіньйони Істивні гриби
