6.9 Сельское хозяйство и биотехнология

Точки соприкосновения биотехнологии и сельского хозяйства весьма многообразны. Большая часть продукции сельского хозяйства служит сырьем для пищевой промышленности. В качестве сырья могут использоваться и отходы сельского хозяйства: в частности, большое

151

внимание уделяется возможности получение топливного газа из навоза

с сохранением его ценности как удобрения.

В ветеринарии биотехнология используется для получения вак- цин и сывороток. Для увеличения выхода мяса могут использоваться гормоны роста. Современная биотехнология дает нам и корм для скота,

например БВК.

Биотехнология, используя методы генной и клеточной инжене- рии, поможет разработать новые улучшенные культуры, как по уро- жайности, так и по качеству. Наибольший вклад биотехнологии в сель- ское хозяйство следует ожидать за счет улучшения свойств растений, путем использования методов рекомбинантных ДНК и протопластов растений.

Перспективным видится решение задачи передачи способности к фиксации азота непосредственно отдельным сельскохозяйственным культурам путем введения в них гена нитрогеназы. Биологическая фиксация азота позволит сэкономить энергию, затрачиваемую сегодня при химическом синтезе аммиака, в производстве дорогостоящих хи- мических удобрений.

6.10 Биогеотехнология

Биогеотехнология занимается вопросами добычи, обогащения

и переработки руд, отделения и концентрирования металлов из сточных вод как вторичного сырья, экстракции остаточных пор- ций нефти из иссякающих месторождений.

Большую роль в этих процессах играют микроорганизмы, спо-

собные жить в недрах Земли и осуществлять там химические превра-

щения.

Биотехнология играет все возрастающую роль при добыче неф-

ти из сложных в эксплуатации залежей с помощью микроорганиз- мов. Во-первых, в нефтяной промышленности используются поверх- ностно-активные вещества микробного происхождения. Бактерии - де- эмульгаторы, например Nokardia sp, Rhodococeos rhodochrous, разде- ляют водную и нефтяную фазы, что может быть использовано как для концентрирования нефти, так и для очистки сточных вод от нефтяных примесей, создающих угрозу для окружающей среды. Во-вторых, не- которые образуемые микроорганизмами полимеры, особенно произ- водные ксантана можно использовать в качестве компонентов закачи- ваемых в пласт растворов, обладающих нужными реологическими ха- рактеристиками, для добычи остаточной нефти. Ксантан, внеклеточ-

152

ный полисахарид бактерии Xanthomonas campestris. Остаточные пор- ции нефти обычно адсорбируются на различных породах, содержа- щихся в нефтеносных пластах, и не вымываются из них водой. Раствор ксантана в воде обладает высокой вязкостью и при закачке в пласты под повышенным давлением высвобождает капли нефти из всех тре- щин нефтеносных пород.

Как микробиологи, так и геологи давно осознали тот факт, что микроорганизмы играют важную роль в концентрировании и рас- пределении химических элементов в литосфере. Это особенно спра- ведливо для многих металлов, которые, являясь существенными ком- понентами сложных биологических реакций, необходимы для поддер- жания метаболизма у большинства микроорганизмов. Металлы непо- средственно включаются во внутриклеточные биохимические реакции, вследствие этого микроорганизмы могут их накапливать или выделять

в концентрированном виде.

Способностью переводить металлы в растворимые соединения

(выщелачивать металлы из руд) обладают различные бактерии. Напри- мер: Chromobakterium violaceum растворяет золото по схеме Au - Au(CN)₂;

Thiobacillus ferrooxydans выщелачивает железо, медь, цинк,

уран и другие металлы, окисляя их серной кислотой, которая образует-

ся этой бактерией из сульфидов.

Технологии подобных процессов подкупают своей простотой: для извлечения остатков меди, урана, никеля из "пустых" пород горнорудного производства их обливают водой и собирают вытекаю-

щие продукты жизнедеятельности микроорганизмов - растворимые со-

единения (CuSO₄, UO₂ и т.д.).

Метод бактериального выщелачивания позволяет рассматривать

разработку бедных месторождений как экономически выгодное пред- приятие. В США бедные никелевые руды, содержащие всего около 1 кг никеля на 1 т породы, предполагают разрабатывать с применением

бактериального выщелачивания.

При извлечении металлов из сточных вод большое значение придается таким микроорганизмам, как Citrobacter sp., Zoogloea ramigera, клетки и внеклеточные полисахариды которой извлекают U, Cu, Cd.

Высокая хелирующая способность грибной биомассы, учитывая сравнительную дешевизну ее наработки в больших количествах, от- крывает перспективы не только для концентрирования металлов (Pb,

Hg, Zn, Cu, Ni, Co, Mn, Cr, Ag, Au, Pt, Pd) из растворов, где они присут-

153

ствуют в следовых количествах, но и для освобождения растворов от радиоактивных примесей (дезактивации).

Способность микроорганизмов принимать участие в круговороте металлов положена в основу нового направления биогеотехнологии металлов.

Биогеотехнология металлов – это процессы извлечения метал-

лов из руд, концентратов, горных пород, растворов под действием ми- кроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности при нормальном давлении и физиологической температуре (от 5⁰С до 90⁰С).

Составными частями биогеотехнологии являются:

• биогидрометаллургия или бактериальное выщелачивание;

• биосорбция металлов из растворов;

• обогащение руд.