Системи технологій

Наряду з цим, як показала практика, технологія може бути причиною глобальних екологічних проблем. Сьогодні вже виявлено більше 10 тис. токсичних сполук, приблизно 1/5 з них викликає різні пухлини, включаючи злоякісні, що сприяє зниженню продуктивності та якості продукції тваринництва і рослинництва. Це пов'язано із порушенням технології застосування пестицидів, мінеральних добрив. Проблема нітратів, радіонуклідів та пестицидів – наслідок грубого адміністрування, не компетенції деяких спеціалістів відповідних галузей народного господарства.

Для підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва та переробної промисловості в АПК необхідно вирішити ряд важливих народногосподарських проблем:

1. Створення технологій, при яких витрати сільськогосподарської сировини будуть мінімальними (включаючи безвідходні технології).

2. Підвищення ефективності технологій, в зв'язку з чим повинна вирости віддача на капітальні вкладення у сільськогосподарське виробництво.

3. Створення технологій, що відповідають природним, кліматичним, національним та іншим регіональним особливостям.

4. Визначення в системах технологій найбільш важливих параметрів для контролю їх ефективності відповідно до конкретних умов їх застосування.

9. Основи біотехнології

Біотехнологія – (від грецького bio – життя, techne – мистецтво, майстерність) використання живих організмів та біологічних процесів у виробництві. Термін біотехнологія одержав широке розповсюдження у середині 70-х років ХХ століття, хоча такі галузі біотехнології як хлібопечення, виноробство, пивоваріння, сироваріння, зосереджені на застосуванні мікроорганізмів, відомі з далеких віків.

Сучасна біотехнологія характеризується використанням біологічних методів для боротьби із забрудненням оточуючого середовища (біологічна очистка стічних вод), для захисту рослин від шкідників та хвороб, виробництво цінних біологічно активних речовин (антибіотиків, ферментів, гормональних препаратів та ін.), таблиця 1.

На основі мікробіологічного синтезу розроблені промислові методи одержання білків, амінокислот, які використовуються як добавки до кормів. Розвиток клітинної та генетичної інженерії дозволяє цілеспрямовано одержувати раніше недоступні препарати для лікування людей (інсулін, інтерферон, гормони росту людей), створювати нові корисні види мікроорганізмів, сорти рослин, породи тварин. До новітньої біотехнології можна віднести також застосування іммобілізованих ферментів, одержання синтетичних вакцин, використання клітинної технології в племінній справі тварин.

В кінці ХІХ століття завдяки працям Пастера були створені умови для подальшого розвитку прикладної (технічної) мікробіології та біотехнології. Пастер встановив, що мікроби відіграють ключову роль в процесах бродіння і показав, що у створенні окремих продуктів приймають участь різні їх види. Його дослідження послужили основою розвитку в кінці ХІХ початку ХХ століття бродильного виробництва органічних розчинників (ацетону, етанолу, бутанолу, ізопропанолу) та інших хімічних речовин, де використовувались різні види мікроорганізмів. У всіх цих процесах мікроби у безкисневому середовищі здійснюють перетворення вуглеводів рослин у цінні продукти.

10. Продукти біотехнології

В наш час за допомогою мікроорганізмів здійснюється переробка побутових і технологічних стоків. Мікробіологічний процес протікає в анаеробних умовах в результаті якого утворюється біогаз, який складається з метану і СО2. Така переробка енергетично високоефективна, так як дозволяє зберігати і концентрувати енергію, яка вміщується у різних компонентах стоків (з часом регенерується більш 80% вільної енергії).

Мікробіологічна переробка стоків і побутових відходів для одержання біогазу широко використовується у Китаї та Індії. Біогаз можна одержувати із гною, який після переробки використовується як органічне добриво.

Продуктом біотехнології є також білкововітамінний концентрат (БВК). Цей продукт складається в основному із клітин мікроорганізмів. Виробництво його пов'язане із великомасштабним вирощуванням відповідних мікроорганізмів, які збирають і переробляють у харчові продукти. В основі одержання БВК лежить технологія ферментації – гілка бродильної промисловості і виробництва антибіотиків. Для того, щоб більш повніше переробляти субстрат у біомасу мікробів потрібен багатосторонній підхід.

Вирощування мікробів у харчових цілях викликає інтерес з двох причин. По-перше, вони ростуть дещо швидше ніж рослини чи тварини, час подвоєння їх чисельності вимірюється годинами. Це скорочує строки виробництва необхідної кількості їжі. По-друге, залежно від вирощуємих мікроорганізмів субстратом можуть використовуватись різні види сировини. Можна переробляти низькоякісні відходи або продукти, які вміщують легкодоступні вуглеводи і одержувати за рахунок їх мікробну біомасу, яка вміщує високоякісний білок.

Ще одним продуктом біотехнології є грибний білок (мікопротеїн) – це харчовий продукт, який складається в основному із міцелія гриба. При йог виробництві використовується штам Fusariumgraminearum, виділений із ґрунту. Якщо зіставити виробництво мікропротеїну із процесом синтезу білків тварин, то можна виявити ряд його переваг.

Таблиця 1

Деякі нові напрямки, що розвиваються на основі біотехнології і продукти, які одержують за її допомогою

 

ГалузьПродукти

Сільське господарствоОдержання нових штамів, нових методів селекції рослин і тварин (включаючи клонування).

Виробництво хімічних речовинОдержання органічних кислот (лимонна, ітаконова), використання ферментів у складі миючих речовин.

ЕнергетикаЗбільшення використання біогазу, великомасштабне виробництво етанолу та рідкого палива.

Контроль за станом оточуючого середовищаПокращення методів тестування і моніторингу, прогнозування перетворення ксенобіотиків завдяки більш глибокому розумінню біохімії мікроорганізмів, удосконалення методів переробки відходів, особливо промислових.

Харчова промисловістьСтворення нових методів переробки і зберігання харчових продуктів, одержання харчових добавок, використання білку, який синтезується одноклітинними організмами і ферментів при переробці харчової сировини.

МатеріалознавствоВилугування руд, подальше вивчення і контроль біорозкладу. 

МедицинаЗастосування ферментів для удосконалення діагностики, створення датчиків на основі ферментів, використання мікроорганізмів та ферментів при виробництві складних ліків (наприклад, стероідів), синтез нових антибіотиків, застосування ферментів у терапії. 

 

Крім