Реферат: Химическая промышленность мира
Лабораторная работа 6
Химическая промышленность мира
Задание №1
Ккакой отраслевой группе относится отрасль химической промышленности. Почемухимическая промышленность является базовой отраслью для ряда других отраслейхозяйства
Химическая промышленность – комплексная отрасль, определяющая,наряду с машиностроением, уровень НТП, обеспечивающая все отрасли народногохозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе новыми,прогрессивными и производящая товары массового народного потребления.
Химическаяпромышленность представляет собой одну из ведущих отраслей тяжелой индустрии,является научно-технической и материальной базой химизации народного хозяйстваи играет исключительно важную роль в развитии производительных сил, укреплениюобороноспособности государства и в обеспечении жизненных потребностей общества.Она объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладаютхимические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья,материалов), позволяет решить технические, технологические и экономическиепроблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, заменятьметалл в строительстве, машиностроении, повышать производительность и экономитьзатраты общественного труда. Химическая промышленность включает производствонескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступаеттолько машиностроению.
Значениехимической промышленности выражается в прогрессивной химизации всегонароднохозяйственного комплекса: расширяется производство ценных промышленныхпродуктов; происходит замена дорогого и дефицитного сырья более дешевым ираспространенным; производится комплексное использование сырья; улавливаются иутилизируются многие производственные отходы, в том числе вредные вэкологическом отношении. На базе комплексного использования разнообразногосырья и утилизации производственных отходов химическая индустрия образуетсложную систему связей со многими отраслями промышленности и комбинируется спереработкой нефти, газа, угля, с черной и цветной металлургией, леснойпромышленностью. Из таких сочетаний складываются целые промышленные комплексы.
Задание №2
Какиеотрасли включает в себя химическая промышленность
Подотрасль Примеры Неорганическая химия Производство аммиака, Содовые производства, Сернокислотные производства Органическая химия Акрилонитрил, Фенол, Окись этилена, Карбамид Керамика Силикатные производства Нефтехимия Бензол, Этилен, Стирол Агрохимия Удобрения, Пестициды, Инсектициды, Гербициды Полимеры Полиэтилен, Бакелит, Полиэстер Эластомеры Резина, Неопрен, Полиуретаны Взрывчатые вещества Нитроглицерин, Нитрат аммония, Нитроцеллюлоза Фармацевтическая химия Лекарственные препараты: Синтомицин, Таурин, Ранитидин Парфюмерия и косметика Кумарин, Ванилин, КамфараЗадание №3
Дайтехарактеристику отраслям нефтепереработки и нефтехимии. Какова география этихотраслей
Бурноеразвитие нефтехимия начала в 30-х г. XX в. Динамику развития можно оценить пообъёму мирового производства (в млн. тонн): 1950 — 3, 1960 — 11, 1970 — 40,1980—100! В 90-е годы нефтехимические продукты составляли более половинымирового объема производства органических веществ и более одной трети продукциивсей химической промышленности.
Основнымитенденциями развития являются: повышение единичной мощности установок дооптимальных (с позиций себестоимости продукции), повышение селективности дляэкономии сырья, снижение энергоёмкости и замыкание потоков энергии путёмрекуперации, вовлечение в переработку новых видов сырья (в том числе тяжёлыхостатков, а также побочных продуктов других процессов). По объёму производства нефтехимической продукции Россиязанимает ~19-е место в мире (1 % мирового объема), по объему на душунаселения — 11-е место.
Цельпереработки нефти (нефтепереработки) —производство нефтепродуктов, прежде всего, различных топлив (автомобильных,авиационных, котельных и т. д.) и сырья для последующей химическойпереработки.
Первичные процессы переработкине предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическоеразделение на фракции.
Подготовка нефти
Нефть поступает на НПЗ вподготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергаетсядополнительной очистке от механических примесей, удалению растворённых лёгкихуглеводородов (С1-С4) и обезвоживанию на электрообессоливающих установках(ЭЛОУ).
Атмосферная перегонка
Нефть поступает вректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферномдавлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновыефракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосфернойперегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствуеттребованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракцииподвергают дальнейшей (вторичной) переработке.
Материальный балансатмосферной перегонки западно-сибирской нефти.
Вакуумная дистилляцияВакуумнаядистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки)фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины ицерезины и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза.Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служитьсырьем для получения битумов.
Вторичные процессыЦельювторичных процессов является увеличение количества производимых моторныхтоплив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих всостав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисленияформы.
По своимнаправлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида:
· Углубляющие: каталитическийкрекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг,производство битумов и т.д.
· Облагораживающие:риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.
· Прочие: процессыпо производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматическихуглеводородов и т.д.
Каталитический крекингСырьем длякаталитического крекинга служат атмосферный и легкий вакуумный газойль, задачейпроцесса является расщепление молекул тяжелых углеводородов, что позволило быиспользовать их для выпуска топлива. В процессе крекинга выделяется большоеколичество жирных (пропан-бутан) газов, которые разделяются на отдельныефракции и по большей части используются в третичных технологических процессахна самом НПЗ. Основными продуктами крекинга являются пентан-гексановая фракция(т. н. газовый бензин) и нафта крекинга, которые используются каккомпоненты автобензина. Остаток крекинга является компонентом мазута.
ГидрокрекингГидрокрекинг —процесс расщепления молекул углеводородов в избытке водорода. Сырьемгидрокрекинга является тяжелый вакуумный газойль (средняя фракция вакуумнойдистилляции). Главным источником водорода служит газ риформинга. Основнымипродуктами гидрокрекинга являются дизельное топливо и т. н. бензингидрокрекинга (компонент автобензина).
ИзомеризацияПроцессполучения изоуглевородов (изопентан, изогексан) из углеводородов нормальногостроения. Целью процесса является получение сырья для нефтехимическогопроизводства (изопрен из изопентана) и высокооктановых компонентов автомобильныхбензинов.
Задание №4
Нак/к нанесите крупнейшие центра химической промышленности мира.
Задание №5
Проведитегруппировку и классификацию стран и регионов по уровню развития химических производств.
Таблица.Центры размещения химической промышленности мира (не менее 5 в каждой позиции)
Название отрасли Страна Центр Основная химия Пр-во кислот (серная, азотная, соляная)Китай
Россия
Япония
США
Германия
Лучжоу, Шеньян, Гирин
Пермь, Оренбург, Астрахань, Екатеренбург
Гирин, Токио, Нобеока
Батон-Руж
Дорстен, Леверкузен
Пр-во щелочей Россия Стерлитомак, Волгоград, Кемерово Калийные удобренияГермания
Россия
США
Франция
Канада
Дрезден, Кассель
Березники, Соликамск
Чикаго, Гастония
Клермо-Ферран, Каркасон
Реджайна, Ванкувер
Фосфорные удобренияРоссия
Германия
США
Канада
Белоруссия
Волхов, Санкт-Петербург, Уваров
Леверкузен, Дуйсбург
Ричмонд, Питтерсберг
Монреаль, Торонто
Минск, Гомель
Азотные удобренияПольша
Индия
Франция
Германия
Щецин, Гданьск
Нейвелы, Синдри
Тулуза, Страсбур
Дюссельдорф, Висбаден
Отрасли нефтехимии и нефтепереработки Пр-во пластмассРоссия
Германия
США
Япония
Республика Корея
Тюмень, Москва, Орехово-Зуево
Марсель, Роттердам
Бейкерсфилд
Муроран, Токуяма
Тэсан
Пр-во каучукаРоссия
Германия
США
Япония
Китай
Воронеж, Ярославль
Дормаген, Дюссельдорф
Корпус-Кристи
Тиба, Окаяма
Шанхай, Датун
Пр-во хим. волоконРоссия
США
Индия
Китай
Республика Корея
Курск, Саратов, Тверь, Барнаул, Серпухов
Батон-Руж, Нью-Йорк
Дигбой, Кочин, Тромбей
Ляоян, Шанхай, Баодин
Тэсан, Ульсан
Задание №6
Опишитесовременные тенденции развития отраслей химической промышленности. Какизменилась отраслевая и территориальная структура отрасли за последниедесятилетие века. Каковы главные сдвиги в географии отрасли. Охарактеризуйтетри модели размещения предприятий отрасли.
Наиболеевысокими темпами мировая химическая промышленность развивалась с начала 50-х –до середины 70-х гг. XX в. Затем, под влиянием энергетического и сырьевогокризисов, эти темпы несколько замедлились: химической промышленностипотребовалось определенное время для новой структурно-технологическойперестройки. А далее они снова стали достаточно высокими и, что еще важнее,стабильными. В результате в конце 1990-х гг. мировой выпуск химикатов достиг1,5 млрд долл., так что по стоимости выпускаемой продукции эту отрасльныне опережает только электроника. В развитых странах по доле в структурепромышленного производства она уступает только машиностроению.
Отраслеваяструктура химической промышленности отличается очень большой сложностью: всегоразного рода подотраслей и производств в ней насчитывается свыше 200, аассортимент видов ее продукции доходит до 1 млн. Ясно, что необходимагруппировка подотраслей химической промышленности, которая обычно бываеттрехчленной с подразделением на: 1) горно-химическую промышленность, связаннуюс добычей и обогащением горно-химического сырья – фосфоритов, поваренных икалийных солей, серы и др.; 2) основную химическую промышленность (производствоминеральных удобрений, кислот, солей, щелочей идр.); 3) промышленностьполимерных материалов, основанную прежде всего на органическом синтезе ивключающую производство синтетических смол и пластмасс, химических волокон,синтетического каучука, синтетических красителей и др. Первые две группыподотраслей образуют как бы «нижние этажи» этой комплексной отрасли, а третья –ее «верхний этаж». К нему относят и производства, продукция которыхпредназначена для удовлетворения потребительских нужд людей (фармацевтическиепрепараты, моющие средства, фотохимия, парфюмерно-косметические товары).
С течениемвремени значение этих подотраслей и производств в мировом хозяйстве менялось.Постепенно совершался переход от преобладания «нижних этажей» к преобладанию«верхних». Этот переход, в свою очередь, привел к изменению роли отдельных факторовразмещения химической промышленности. Высокая сырьеемкость, водоемкость,теплоемкость остались общими для большинства химических производств, но,скажем, электроемкость, трудоемкость, капиталоемкость, наукоемкость дляразмещения отраслей «верхних этажей» имеют гораздо большее значение. Впоследнее время на размещение многих химических производств, относящихся кособенно «грязным», все большее воздействие оказывает экологический фактор.
Подвлиянием сложного сочетания этих факторов в последние два-три десятилетиядовольно отчетливо стала проявляться тенденция к сосредоточениюгорно-химической и основной химической промышленности (а после энергетическогокризиса и некоторых полимерных производств) в развивающихся странах. Это именноте отрасли, которые чаще бывают представлены многостадийными комбинатами.Соответственно подотрасли и производства «верхних этажей» стали все большеориентироваться на развитые страны. Постепенно стали расширятьсяпроизводственно-технические связи между теми и другими, что привело кувеличению роли таких факторов размещения, как экономико-географическоеположение и транспортный. Несмотря на упомянутые тенденции, и в наши дни более2/3 мировой продукции химической промышленности дают развитые страны и лишьоколо 1/3 – развивающиеся. При этом нужно учитывать и то, что многие химическиепредприятия в странах Азии, Африки и Латинской Америки фактически принадлежаткрупнейшим ТНК западных стран, таким как «Дюпон», «Доу кемикл» (США), «Байер»,БАСФ, «Хёхст» (ФРГ), «Империэл кемикл индастриз» (Великобритания), «Монтэдисон»(Италия) и др.
Задание №7
Охарактеризуйтепервую десятку стран — главных производителей химической продукции. Каковыфакторы развития отрасли в разных группах стран.
Прирайонировании мировой химической промышленности экономико географы выделяют три ее главных региона.
Ведущееместо среди них занимает регион зарубежной Европы, выпускающий примерно 1/3всей продукции этой отрасли. До Первой мировой войны главной химическойдержавой мира была Германия. В межвоенный период химическая промышленностьстала быстро развиваться и во многих других странах региона. В еще большей мереэто относится к периоду после Второй мировой войны, когда на первый план вышланефтехимическая промышленность, ориентирующаяся в основном на привозное сырье.В результате и нефтехимия, и нефтепереработка переместились в морские порты(Роттердам, Марсель и др.) или на трассы магистральных нефтепроводов.
ЗарубежнойЕвропе лишь немного уступает регион Северной Америки (30 %), ведущая рольв котором принадлежит США. Именно здесь в 40-х гг. XX в. возникли первыепредприятия нефтехимии, положившие начало новому этапу в развитии мировойхимической промышленности. В первое время после окончания Второй мировой войны,которая нанесла большой урон этой отрасли в Европе, США производили едва ли неполовину всей ее продукции в зарубежном мире. Химическая промышленность СШАочень разнообразна. На ее размещение главное влияние оказал сырьевой фактор,нередко способствовавший огромной территориальной концентрации химическихпроизводств. Так, на побережье Мексиканского залива сложился крупнейший в мирерайон нефтехимии, территориально совпадающий с одноименным нефтегазоноснымбассейном.
Третийрегион мирового значения – это Восточная и Юго-Восточная Азия. Ядром его служитЯпония (18 %), где мощная нефтехимия возникла в морских портах на базепривозной нефти. В качестве других субрегионов выступают Китай, где преобладаетпроизводство продуктов основной химии, и новые индустриальные страны,специализирующиеся главным образом на производстве синтетических продуктов иполупродуктов. Прогрессу отрасли в этом субрегионе способствует и выгодноеэкономико-географическое положение на важнейших океанских путях.
В 1990-хгг. произошло рождение еще одного, теперь уже достаточно крупного регионахимической (нефтехимической) промышленности. Он сформировался в зонеПерсидского залива. В то же время значение прежде очень крупного региона,образуемого ныне странами СНГ, снизилось. Это в полной мере относится и кРоссии, которая сохранила свое место в первой десятке стран по производствуазотных, фосфорных, калийных удобрений и синтетического каучука, но оказаласьза пределами первой десятки стран по производству пластмасс и химическихволокон.
Россия в составе СССРобладала мощной химической промышленностью, но представленной в большей мереотраслями не «верхних», а «нижних этажей». В 1990-х гг. выпуск продукциихимической промышленности сильно сократился, и ныне Россия утратилазначительную часть тех позиций, которые раньше занимала в мировом производстве(например, минеральных удобрений, кислот, щелочей, автомобильных покрышек идр.). Особенно большой урон понесли отрасли «верхних этажей». Однако, судя поданным таблицы 114, Россия сохранила свое место в первой десятке стран попроизводству синтетического каучука и вернулась в эту десятку по производствупластмасс. Наряду с этим, по выпуску химических волокон (150 тыс. т) онапродолжает отставать очень сильно
Средигосударств региона подавляющую часть продукции химической промышленности даютФРГ, Франция и Великобритания (суммарно более 50%). Самая мощная по уровнюразвития отрасли — ФРГ (26%). Она — лидер в получении большей части химикатов иполимерных материалов. Экологическая обстановка вынуждает страны регионауменьшать или даже ликвидировать многие предприятия по получению сернойкислоты, фосфорных удобрений с ее исполь¬зованием и ряда других.
Вовнешней торговле мира химическими товарами роль Западной Европы исключительновелика: на регион приходится 2/3 оборота. Экспортная квота также очень высока —40%, в Нидерландах — 70, в Бельгии 75%. Химическая промышленность регионагораздо сильнее зависит от внешних рынков, чем Япония или США. Экспортхимических товаров более чем вдвое превышает их импорт. Вывозитсяпреимущественно дорогостоящая продукция наукоемких производств отрасли. ДляЗападной Европы характерен очень большой внутрирегиональный обмен этимитоварами (73% в 1995 г). За пределы региона продукция отрасли в основном (на2/3) идет в страны Азии и Северную Америку, а из них поступает большая частьимпортируемых химикатов.
СевернаяАмерика — второй по значению регион химической промышленности мира (30%продукции отрасли). Благоприятными предпосылками ее развития явились:
•исключительное богатство региона горнохимическим сырьем (поваренная и каменнаясоли, фосфориты, самородная сера), а также углеводородным (нефть, природныйгаз);
•крупнейшие ресурсы энергоносителей, особенно угля и гидроэнергии;
•достаточные ресурсы воды в США и Канаде для создания водоемких производств вотрасли;
•обширный внутренний рынок для самых разнообразных химических товаровпроизводственного и потребительского назначения;
•мощный научно-технический потенциал, обеспечивающий создание инновационныхтехнологий и оборудования для отрасли;
•промышленный потенциал машиностроения, позволяющий обеспечивать отрасльсовременными средствами производства.
Структураи объемы выпуска химической продукции как в США, так и в Канаде формировалисьпод сильным воздействием потребностей внутреннего рынка — производственной сферы.Поэтому высока доля неорганических химических продуктов (каустической икальцинированной соды, серной и соляной кислот, хлора), которые широкоиспользуются в целлюлозно-бумажной промышленности, цветной металлургии иособенно в самой химической промышленности. По выпуску этих видов продукции СШАи регион в целом — лидеры в мире.
Горнохимическоесырье и ряд неорганических продуктов (аммиак, азотная кислота и др.)способствовали созданию мощной промышленности минеральных удобрений. Такие еепроизводства, как калийное и фосфорное крупнейшие в мире. Их развитие впослевоенные годы прямо связано с интенсивными процессами химизации сельскогохозяйства США и Канады, а позже и Мексики.
Задание №8
Охарактеризуйтебиотехнологическую промышленность
Биотехнологическуюпромышленность иногда разделяют на четыре направления:
«Красная» биотехнология —производство биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител) длячеловека, а также коррекция генетического кода.
«Зелёная» биотехнология —разработка и внедрение в культуру генетически модифицированных растений.
«Белая» биотехнология —производство биотоплив, ферментов и биоматериалов для различных отраслейпромышленности.
Академические иправительственные исследования — например, расшифровка генома риса
Микробиологическаяиндустрия выпускает 150 видов продукции, крайне необходимой народномухозяйству. Её гордость — кормовой белок, получаемый на основе выращиваниядрожжей. В год его производят более 1 млн. тонн. Другое важное достижение —выпуск ценнейшей кормовой добавки — незаменимой (то есть не образующейся ворганизме животного) аминокислоты лизина. Усвояемость белковых веществ,содержащихся в продукции микробиологического синтеза, такова, что 1 т кормовогобелка экономит 5-8 т зерна. Добавка 1 т биомассы дрожжей в рацион птиц,например, позволяет получить дополнительно 1,5-2 т мяса или 25-35 тыс. яиц, а всвиноводстве — высвободить 5-7 т фуражного зёрна. Дрожжи — не единственныйвозможный источник белка. Он может быть получен путём выращивания микроскопическихзелёных водорослей, различных простейших и других микроорганизмов. Ужеразработаны технологии их использования, проектируются и строятсяпредприятия-гиганты мощностью от 50 до 300 тыс. тонн продукции в год. Ихэксплуатация позволит внести весомый вклад в решение народно-хозяйственныхзадач.
Если ген человека,отвечающий за синтез какого-либо фермента или другого важного для организмавещества, пересадить в клетки микроорганизмов, то в соответствующих условияхмикроорганизмы будут продуцировать чуждое им соединение в промышленныхмасштабах. Учёные разработали и внедрили в производство способ полученияинтерферона человека эффективного при лечении многих вирусных заболеваний. Из 1л культуральной жидкости извлекают такое же количество интерферона, какоераньше получали из многих тонн донорской крови. Экономия от внедрения новогоспособа составляет 200 млн. рублей в год.
Другой пример — получениес помощью микроорганизмов гормона роста человека. Совместные разработки учёныхИнститута молекулярной биологии, Института молекулярной биологии, Институтабиохимии и физиологии микроорганизмов России и институтов России позволяютпроизводить уже граммы гормона, тогда как прежде этот препарат получалимиллиграммами. В настоящее время препарат проходит испытания. Методыгенетической инженерии создали возможность получения вакцин против такихопасных инфекций, как гепатит В, ящур крупного рогатого скота, а такжеразработки способов ранней диагностики ряда наследственных заболеваний иразличных вирусных инфекций.
Генетическая инженерияначинает активно воздействовать на развитие не только медицины, но и другихсфер народного хозяйства. Успешное развитие методов генетической инженерииоткрывает широкие возможности для решения ряда задач, стоящих перед сельскимхозяйством. Это и создание новых ценных сортов сельскохозяйственных растений,устойчивых к различным заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, иускорение процесса селекции при выведении высокопродуктивных пород животных, исоздание для ветеринарии высокоэффективных средств диагностики и вакцин, иразработка методов биологической фиксации азота. Решение этих проблем будетспособствовать научно-техническому прогрессу сельского хозяйства, и ключеваяроль в этом будет принадлежать методам генетической, а также, очевидно, иклеточной инженерии.
Клеточная инженерия —необычайно перспективное направление современной биотехнологии. Учёныеразработали методы выращивания в искусственных условиях (культивирование)клеток растений животных и даже человека. Культивирование клеток позволяетполучать различные ценные продукты, ранее добываемые в очень ограниченномколичестве из-за отсутствия источников сырья. Особенно успешно развиваетсяклеточная инженерия растений. Используя методы генетики, удаётся отбирать линиитаких клеток растений — продуцентов практически важных веществ, которыеспособны расти на простых питательных средах и в то же время накапливать ценныхпродуктов в несколько раз больше, чем само растение.
Выращивание массы клетокрастений уже используется в промышленных масштабах для получения физиологическиактивных соединений. Налажено, например, производство биомассы женьшеня длянужд парфюмерной и медицинской промышленности. Закладываются основыпроизводства биомассы лекарственных растений — диоскореи и раувольфии.
Разрабатываются способывыращивания клеточной массы других редких растений — продуцентов ценных веществ(родиолы розовой и др.). Другое важное направление клеточной инженерии —клональное микроразмножение растений на основе культуры тканей. Основан этометод на удивительном свойстве растений: из отдельной клетки или кусочка тканив определённых условиях может вырасти целое растение, способное к нормальномуросту и размножению. Этим методом из небольшой части растения можно получить до1 млн. растений в год. Клональное микроразмножение используется дляоздоровления и быстрого размножения редких, хозяйственно ценных или вновьсозданных сортов сельскохозяйственных культур.
Таким путём из клеток, незаражённых вирусами, получают здоровые растения картофеля, винограда, сахарнойсвёклы, садовой земляники, малины и многих других культур. В настоящее времяразработаны методы микроразмножения и более сложных объектов — древесныхрастений (яблони, ели, сосны). На основе этих методов будут созданы технологиипромышленного получения исходного посадочного материала ценных древесных пород.
Методы клеточнойинженерии позволят значительно ускорить селекционный процесс при выведенииновых сортов хлебных злаков и других важных сельскохозяйственных культур: сроких получения сокращается до 3-4 лет (вместо 10-12 лет, необходимых прииспользовании обычных методов селекции). Перспективных способом выведения новыхсортов ценных сельскохозяйственных культур является также разработанный учёнымипринципиально новый метод слияния клеток. Этот метод позволяет получатьгибриды, которые не могут быть созданы обычным путём скрещивания в силу барьерамежвидовой несовместимости.
Методом слияния клетокполучены, например, гибриды различных видов картофеля, томатов, табака; табакаи картофеля, рапса и турнепса, табака и белладонны. На основе гибридакультурного и дикого картофеля, который устойчив к вирусам и другимзаболеваниям, создаются новые сорта. Аналогичным способом получают ценныйселекционный материал томатов и других культур. В перспективе — комплексноеиспользование методов генетической и клеточной инженерии для создания новыхсортов растений с заранее заданными свойствами, например, ос сконструированнымив них системами фиксации атмосферного азота. Большие успехи достигнутыклеточной инженерией в области иммунологии: разработаны методы получения особыхгибридных клеток, производящих индивидуальные, или моноклональные, антитела.Это позволило создать высокочувствительные средства диагностики ряда тяжёлыхзаболеваний человека, животных и растений. Значительный вклад вноситсовременная биотехнология в решение такой важной проблемы, как борьба свирусными заболеваниями сельскохозяйственных культур, наносящими большой ущербнародному хозяйству.
Учёные разработаливысокоспецифичные сыворотки для выявления более 20 вирусов, вызывающихзаболевания различных сельскохозяйственных культур. Разработана и изготовленасистема приборов и приспособлений для массовой автоматическойэкспресс-диагностики вирусных болезней растений в условиях сельскохозяйственногопроизводства. Новые методы диагностики позволяют отбирать для посадки свободныйот вирусов исходный материал (семена, клубни и др.), что способствуетзначительному повышению урожая. Важное практическое значение имеют работы поинженерной энзимологии. Первым важным успехом её была иммобилизация ферментов —закрепление молекул ферментов с помощью прочных химических связей насинтетических полимерах, полисахаридах и других носителях-матрицах.Закреплённые ферменты более стабильны, их можно использовать многократно.
Иммобилизация позволяетосуществлять непрерывные каталитические процессы, получать продукцию, незагрязнённую ферментом (что особенно важно в ряде пищевых и фармакологическихпроизводств), значительно снизить её себестоимость. Это метод применяют,например, для получения антибиотиков. Так, учёными разработана и внедрена впромышленное производство технология получения антибиотиков на основеиммобилизованного фермента пенициллинамидазы.
В результате примененияэтой технологии в пять раз снизился расход сырья, себестоимость конечногопродукта уменьшилась почти вдвое, объём производства возрос в семь раз, а общийэкономический эффект составил около 100 млн. рублей. Следующим шагом инженернойэнзимологии была разработка методов иммобилизации клеток микроорганизмов, азатем — клеток растений и животных. Иммобилизованные клетки являются наиболееэкономичными биокатализаторами, так как обладают высокой активностью истабильностью, а главное — применение их полностью исключает затраты на выделениеи очистку ферментов. В настоящее время на основе иммобилизованных клетокразработаны методы получения органических кислот, аминокислот, антибиотиков,стероидов, спиртов и других ценных продуктов.
Иммобилизованные клеткимикроорганизмов используются также для очистки сточных вод, переработкисельскохозяйственных и промышленных отходов. Биотехнология находит всё болееширокое применение и во многих отраслях промышленного производства: разработаныметоды использования микроорганизмов для извлечения цветных благородныхметаллов из руд и промышленных отходов, для повышения нефтеотдачи пластов, дляборьбы с метаном в угольных шахтах. Так, для освобождения шахт от метана учёныепредложили бурить скважины в угольных пластах и подавать в них суспензию из метаноокисляющихсябактерий. Таким образом удаётся удалить около 60% метана ещё до началаэксплуатации пласта. А недавно нашли более простой и эффективный способ:суспензией из бактерий опрыскивают породы выработанного пространства, откуданаиболее интенсивно выделяется газ.
Разбрызгивание суспензииможно осуществлять с помощью специальных форсунок, устанавливаемых на крепях.Испытания, которые были проведены на шахтах Донбасса, показали, чтомикроскопические «работники» быстро уничтожают от 50 до 80 % опасного газа ввыработках. А вот с помощью других бактерий, которые сами выделяют метан, можноповышать давление в нефтяных пластах и обеспечивать более полное извлечениенефти. Значительный вклад предстоит внести биотехнологии и в решениеэнергетической проблемы. Ограниченность запасов нефти и газа заставляет искатьпути использования нетрадиционных источников энергии. Один из таких путей —биоконверсия растительного сырья, или, другими словами, ферментативнаяпереработка целлюлозосодержащих отходов промышленности и сельского хозяйства.
В результате биоконверсииможно получить глюкозу, а из неё — спирт, который и будет служить топливом. Всёшире развёртываются исследования по получению биогаза (в основном метана) путёмпереработки животноводческих, промышленных и коммунальных отходов с помощьюмикроорганизмов. При этом остатки после переработки являются высокоэффективныморганическим удобрением. Таким образом, этим путём решаются сразу несколькопроблем: охрана окружающей среды от загрязнений, получение энергии ипроизводство удобрений. Установки по получению биогаза уже работают в разныхстранах. Возможности биотехнологии практически безграничны. Она смеловторгается в самые разные сферы народного хозяйства. И в недалёком будущем,несомненно, ещё более возрастёт практическая значимость биотехнологии в решенииважнейших задач селекции, медицины, энергетики, охраны окружающей среды отзагрязнений.