Биологическое производство водорода

С каждым годом все большее число разнообразных процессов микробиологического синтеза реализуется в промышленных условиях, Промышленная биотехнология становится новым перспективным направлением, открывающим необозримые горизонты использования продуктов биосинтеза микроорганизмов в народном хозяйстве. Увеличивается число биохимических заводов и комбинатов по производству уже освоенной продукции микробиологического синтеза — ферментных препаратов, витаминов, кормовых антибиотиков, аминокислот, микробиологических препаратов для борьбы с вредителями растений, кормовых дрожжей и др. Широким фронтом ведутся исследования по получению и технологии производства новых биологически активных препаратов, разрабатываемых с использованием современных достижений молекулярной генетики и генной инженерии. К перспективным задачам промышленной биотехнологии относится также реализация микробиологических процессов, направленных на решение энергетической проблемы, в том числе производство биогаза, топливного этанола, метана, топливного водорода с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов и др. [c.3]

Биологическое производство водорода включает в себя два этапа выращивание биомассы и ее последующее превращение в водород посредством микробиологического сбраживания. [c.341]

Биологическое производство водорода [c.40]

Топливный элемент косвенного действия на основе биологического производства водорода (без медиатора). [c.241]

При попытках производства водорода в крупных масштабах через биологические системы, сходные с водорослями, придется столкнуться с рядом трудных проблем. Двумя основными являются следующие [c.346]

Повышение, по меньшей мере, в пять раз скорости выделения водорода на единицу площади облучаемой поверхности по сравнению со скоростью, наблюдавшейся в обычных условиях, что необходимо для реализации биологического метода производства водорода в технически оправданных масштабах. [c.346]

Получение водорода возможно с помощью не только химических, но и биологических процессов. Уже около 100 лет назад были обнаружены микроорганизмы, в результате жизнедеятельности которых возможно образование водорода. Подобное производство водорода весьма заманчиво, так как [c.40]

В день пуска в строй действующих вошли также производства хлористого этилена, дихлорэтана, хлористого водорода. В эксплуатацию также были приняты азотно-кислородная станция, биологические очистные сооружения (БОС), комплекс вспомогательных цехов, складов, инженерных сетей и сооружений. [c.9]

Вероятно, самое важное применение комплексы металлов имеют в каталитических реакциях. Изучение ферментов (физиологических катализаторов) показывает, что часть реакций в биологических системах включает комплексооб-разование с ионом металла. Некоторые процессы в промышленности катализируются комплексами металлов. В гл. I было упомянуто, что в производстве полиэтилена в качестве катализаторов используют комплексы алюминия и титана. Реакция олефинов с окисью углерода и водородом протекает в присутствии комплекса кобальта (1). Последняя очень важная реакция — оксосинтез — была подробно изучена известно, что катализатором является НСо(СО)4, который регенерируется в процессе самой реакции. Окис- [c.156]

Косвенным методом использования энергии солнца является рассмотренная нами технология биологического превращения биомассы растений в водород. И хотя общий КПД, начиная от производства биомассы до получения водорода, очень мал и составляет менее 1 %, необходимо помнить, что подвод солнечной энергии ко всем этим косвенным методам ее использования очень велик и повсеместен, поэтому перспективы ее использования рассмотренными методами вполне реальны. [c.423]

Одна из привлекательных возможностей, предоставляемых технологией солнечной энергетики , заключается в использовании целых организмов как биологических катализаторов при производстве аммиака и водорода за счет солнечной энергии. Опыты <с цианобактериями (сине-зелеными водорослями) и зелеными водорослями показали, что они способны образовывать водород и кислород путем прямого фотолиза воды. Лежащий в основе этого явления процесс фотосинтеза сформировался в результате генно-инженерной деятельности Природы. Фотосинтезирующие бактерии неспособны разлагать воду, но могут на свету образовывать большие количества водорода (без примесей кислорода) или аммиака. Для этого им нужны только простые органические и неорганические субстраты. Такие вещества содержатся в промышленных отходах, и поэтому превращение солнечной энергии фотосинтезирующими бактериями вполне может быть сопряжено с переработкой отходов. [c.79]

Помимо аммиака, метанола и формальдегида, метан является перспективным сырьем для производства муравьиной и других кислот, этанола, ацетальдегида. На основе метана можно получать разнообразные галогенопроизводные углеводородов. Ведутся исследования по использованию его в качестве алкилирующего и гидрирующего агентов, в синтезе непредельных углеводородов и водорода. Метан также используется для получения сероуглерода, основными потребителями которого являются производство целлюлозных волокон и резиновая промышленность. В последнее время развивается производство синтетических протеинов путем биологического брожения углеводородного сырья. Огромное значение имеет перспектива превращения метана в источник получения синтетических жидких топлив (СЖТ). [c.15]

Третья задача в настоящее время кажется фантастической. Однако вряд ли люди, овладев тайнами биологического фоторазложения воды на водород (который является идеальным топливом) и кислород и принципами фотосинтеза органических кислот и сахаров, не попытаются осуществить эти процессы сначала в лабораторных, а затем в промышленных установках. Это откроет перспективу получения топлива и замены сельского хозяйства промышленным производством продуктов питания и материалов. [c.12]

Предприняты исследования [532] принципиальных возможностей производства водорода в крупных масштабах через биологические системы под влиянием света на основе сине-зеленых водорослей. Показано [534], что водоросль АпаЬепа суИпс1г1са может одновременно производить водород и кислород. Если водородопроизводящий энзим этой водоросли можно предохранить от кислородной дезактивации, тогда его можно будет использовать в сочетании с рядом других биологических объектов для производства водорода в крупных масштабах. [c.345]

Метан (СН4) представляет собой бесцветный неядовитый газ без запаха и вкуса главная составная часть природного газа (до 99%). Используется как топливо (разд. 8.2) и как химическое сырье [в особенности для производства синтез-газа или светильного газа (разд. 8.2), а также водорода, ацетилена, ци-ановодорода, сажи и хлорпроизводных метана]. Смесь метана с воздухом очень взрывоопасна (угроза взрыва в шахтах). Метан образуется при разложении целлюлозы (так называемый болотный газ) и различных биологических остатков (биогаз). Он входит в состав атмосферы некоторых внешних планет Солнечной системы и, по-видимому, существует в твердом состоянии на очень холодных небесных телах (метановые льдины в море жидкого азота). [c.249]

Химические реакции, связанные с биологическими процессами, часто крайне чувствительны к концентрации ионов водорода среды. На химических предприятиях, например использующих ферменты, чрезвычайно важен контроль значений pH перерабатываемых материалов. И не удивительно, что символ pH был введен датским биохимиком С. П. Л. Сё-ренсеном в период его работы над проблемами, связанными с производством пива. [c.334]

Водород позволяет отказаться от использования солнечной энергии в процессах синтеза биологических систем с участием диоксида углерода биосферы. Микроорганизмы типа lostridium a eti um способны бурно развиваться в неорганическом субстрате, используя водород как источник энергии и восстановитель. Эффективность использования энергии водорода, т, е. отношение энергии органических продуктов и энергии водорода, в этом случае довольно велика и составляет примерно 50 % [567] и, что не менее важно, велика скорость процесса превращения — биомасса удваивается в течение нескольких часов. Водородоокисляющие бактерии для синтеза всех компонентов живой клетки нуждаются в водороде, диоксиде углерода и кислороде, а также в источниках минерального питания солях азота, фосфора, магния и железа. Для производства 1 т сухих клеток водородных бактерий требуется 5 тыс. м водорода, около 2 тыс. кислорода и около [c.552]

Атмосферный воздух имеет огромное значение для природы. Он является источником кислорода, без которого невозможна жизнь на Зе.мле, защищает биосферу от космической радиации, регулирует климат планеты и ее тепловой баланс, служит средой для летающих биологических видов, оказывает влияние на плодородие почвы и т. д. Кроме того, атмосферный воздух используется как источник энергии и сырья для химических производств, как постав цик кихлорода в процессах горения. Уголь и нефть в основном состоят из углерода и водорода. Использование их в качестве источника энергии было бы невозможным при отсутствии в воздухе кислорода, необходимого для их сгорания. За всю историю цивилизации было добыто около I млрд. т горючего газа, 3,3 млрд. т нефти, 125 млрд. т угля. На их сжигание потребовалось около 275 млрд. т кислорода, т.е. около 0,02 % его содержания в атмосфере. [c.119]

Углекислота метанового брожения. Сырой метанистый газ, образующийся при метановом брожении сточных вод на городских биологических станциях, содержит 50—60% метана, 25—38% углекислоты, О—5,5% водорода, 2,9—4% азота и следы сероводорода. Высокое содержание углекислоты в сыром газе и близость потребителей сухого льда делают весьма рентабельным его производство на городских биологических станциях. [c.379]

В этой главе мы обсудим роль биотехнологии в производстве высококачественного топлива ( premium fuels ) из биологического сырья. Начнем с того, что термин биомасса , который многими микробиологами понимается в относительно узком смысле, сегодня при описании самых общих принципов производства разнообразных видов высококачественного топлива и веществ специального назначения из растений, выращенных непосредственно для этих целей, или из биологических отходов, образующихся, например, в сельском хозяйстве или пищевой промышленности, используется в более широком смысле. Воскове как запасания энергии (фотосинтез), так и переработки сырья (биомассы) в более ценное топливо (путем ферментации) лежат биологические процессы. Особое внимание сегодня уделяется разработке более изощренных генетических методов считается, что они сыграют важную роль как при выведении улучшенных сортов растений с более высокой урожайностью, так и новых форм микроорганизмов для осуществления процессов конверсии. Кроме того, вполне возможно создание комбинированных искусственных систем, включающих отдельные компоненты животных и растений. Таким путем можно получить газообразный водород, связанный С или NH3. [c.35]

Четвертую категорию сточных вод представляют некоторые виды стоков, не имеющих органических примесей и загрязненных в основном кислородсодержащими солямн. К нпм относятся стоки гальванических цехов, обогащепныс оксидами щестивалентного хрома, сточные воды некоторых производств азотной промышленно-ности, содержащие нитраты и нитриты, сточные воды, загрязненные окисленными соединениями хлора. Биологическая очистка таких сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать окисленные соединения азота, хрома, хлора в качестве конечных акцепторов водорода при сопряженном окислении органических веществ бытовых сточных вод или отходов производства. [c.53]