Биотехнология: что это такое? - Владимир Вакула

Не менее внушительны примеры бурного становления этого приоритетного направления в Италии, Франции, Англии. И об этом надо помнить, развивая, совершенствуя нашу отечественную биотехнологию, которая уже теперь может дать народному хозяйству чрезвычайно много. Например, решить проблему полноценности тех же кормов, что во многом облегчает решение другой важнейшей проблемы — зерновой.

Корова и человек на двух половинах хлеба

Сегодня, к сожалению, чтобы «погасить» несбалансированность получаемых кормов по составу аминокислот и особенно дефициту белка, колхозы и совхозы страны для получения единицы животноводческой продукции почти вдвое перерасходуют установленную норму зерна. Вот и выходит, что животноводство потребляет добрую половину всего урожая зерновых. Между тем, включение в рацион животных тонны кормовых дрожжей позволяет экономить 5—7 тонн зерна, 6—8 тонн молока (если те же дрожжи использовать на откормы телят и поросят) или 1,5 тонны сухого обезжиренного молока.

Какое значение для повышения эффективности использования всех кормов имеют добавки незаменимых аминокислот, можно судить хотя бы по такому факту. Даже десятые доли процента лизина увеличивают кормовую ценность пшеницы в полтора-три раза, овса — в полтора, кукурузы — в два, проса — в восемь раз.

Еще больший эффект может быть достигнут при комплексном применении в качестве балансирующих добавок и других кормовых препаратов незаменимых аминокислот, таких, как треонин, триптофан, глутаминовая кислота.

Разумеется, я мог бы привести бесчисленное множество примеров, подтверждающих высочайшую результативность биотехнологии. Например, именно с ней связаны перспективы широкого использования иммобилизованных (присоединенных к какой-либо инертной матрице, лишенных подвижности) ферментов для получения в промышленных масштабах различных продуктов биосинтеза. Но зачем фермент понадобилось закреплять, или, как говорят химики, «пришивать», пожалуй, стоит объяснить.

Дело в том, что все ферменты — белки, служащие биологическими катализаторами химических реакций в организме. Недаром биохимики, подтрунивая над поэтами, прославляющими венец творения природы — человека, любят говорить, что он — всего лишь котел, в котором «варятся», вступая в разнообразные реакции, около двух тысяч ферментов.

Наука давно стремилась получить в чистом виде те или иные ферменты. Решение таких задач означало бы и решение многих проблем микробиологической, фармацевтической, пищевой промышленности. Но как только ученые научились выделять ферменты нужной чистоты и в нужных количествах, выяснилось, что применять их в производстве неудобно и, как ни странно, невыгодно: изъятый из живой клетки фермент оказывался на удивление недолговечным. К тому же его нельзя было использовать вторично. Тогда-то фермент и решили «пришить» химически к какой-либо матрице, дабы удержать на месте. В качестве последней чаще всего используют полимеры. А это значит, что создание новых материалов

я веществ является одним из стимулов, ускоряющих приоритетные направления НТП. В том числе и в биотехнологии, значение которой в интенсификации самых разных производств возрастает из года в год.

Вот и получается, что успех одного научного направления определяется достижениями другого, результативность одной отрасли народного хозяйства целиком зависит от эффективности другой, вроде бы с ней даже и не смежной.

Например, создание иммобилизованных ферментов не только вывело инженерную энзимологию из критической ситуации, но и решило еще одну важнейшую проблему. Один из основателей этого направления в СССР академик А. А. Баев рассказывает так: «Вслед за ферментами появились возможности использовать и иммобилизованные живые клетки — клетки тканей животных и растений или даже целые одноклеточные организмы. Эти миниатюрные живые фабрики на привязи в отличие от ферментов осуществляют уже целую совокупность химических реакций, которые свойственны этой клетке. Таким образом, например, можно синтезировать некоторые важные органические кислоты».

И, разумеется, не только их. Смею утверждать, что каждое направление в биотехнологии, реализованное в производстве, революционизирует его, открывая такие возможности, о существовании которых прежде нельзя было и мечтать. Те же биологические средства защиты растений многократно окупают каждый рубль, вложенный в их производство. Другими словами, результаты поиска ученых оборачиваются при практическом его внедрении десятками, сотнями миллионов рублей прибыли. Особенно если этот поиск поддержан и на местах, если здесь просчитают, оценят его выгоды. Ведь что греха таить, мы иногда просто-напросто проходим мимо тех резервов, которые не только можно, но и необходимо использовать. Взять хотя бы проблему получения биогаза. Ее решение могло бы внести достойный вклад в выполнение Энергетической программы страны и гарантировался бы колоссальную прибыль сельскому хозяйству, одновременно разрешив и экологическую проблему.

Между тем выдвинутая биотехнологами идея поисков источников энергии, альтернативных невосполнимым, чрезвычайно трудно пробивается в практику. Взять хотя бы метод получения биогаза из различных органических отходов (промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных). Установки для его выработки, эксплуатация которых полностью удовлетворяет местную потребность в энергии, сегодня имеются во многих странах мира — в Непале, Пакистане, Новой Зеландии, на Тайване, в Бразилии, на Филиппинах. Только в КНР работает свыше 1,5 миллиона установок малой мощности. В Индии их построено около 65 тысяч, а к 2000 году это число предполагается увеличить до 1,6 миллиона. Более того, именно биологической переработкой навоза крупного рогатого скота Индия рассчитывает покрыть весь топливный дефицит страны.

Аналогичные работы ведутся в США, Франции, Великобритании. Особенно в последней, так как количество отходов сельскохозяйственного производства составляет здесь около 60 миллионов тонн в год. Удивительно ли, что интерес к их переработке постоянно растет.

Корова у которой на рогах висит лампочка

Наиболее эффективные реакторы для анаэробной (бескислородной) переработки промышленных органических отходов в метан выпускает фирма «Кэпитал Плант» — филиал английской компании «Митчел Коттс Энджиниринг».

Производство биогаза осуществляется на основе навоза и других органических отходов сельского хозяйства, пищевой промышленности и коммунальных очистных сооружений, а используется он для нагрева воды в системе отопления и в тепличном хозяйстве.

Есть аналогичные опытные установки и в социалистических странах. Наибольший интерес, на мой взгляд, представляет установка, работающая в Болгарии. Навозная жижа от двух тысяч свиней подвергается в ней метановой ферментации. В результате получают биогаз, теплотворная способность которого 5,5—6,5 тысячи килокалорий на кубический метр. Он с успехом заменяет жидкое топливо, идущее на получение пара в котлах, различных видов сушилок, отопления теплиц, для работы генераторов электроэнергии. В Болгарии тоже создана программа и проводятся исследования по использованию остатков ферментационной массы в качестве удобрений и белково-витаминных добавок к кормам.

И в нашей стране накоплен неплохой опыт использования биогаза, получаемого при утилизации свиного навоза. Институт микробиологии имени Августа Кирхенштейна Академии наук Латвийской ССР, например, применяет для этого культуру термофильных (существующих и развивающихся при температуре свыше 45 градусов Цельсия) анаэробных метанопродуцирующих бактерий. Именно эти бактерии и превращают органические отходы крупных животноводческих комплексов в метан.

Метод получения такого газа довольно прост. Его производят в ферментере, уже знакомом читателю аппарате для выращивания бактерий, при температуре 50—55 градусов Цельсия.

Подогрев содержимого ферментера обязателен, поскольку необходимо уничтожить болезнетворные организмы, обитающие в органических остатках.

Одна установка, разработанная и изготовленная в институте, дает 300 кубометров газа в сутки, что эквивалентно теплотворности 100 литров бензина. Установка, вот уже несколько лет работающая на свинокомплексе совхоза «Огре», навсегда избавила хозяйство от проблемы утилизации навоза, спасла от отравления зловонными стоками природу, а полученной энергии от сжигания газа хватает на все хозяйственные нужды комплекса и прилегающего к нему поселка.

Согласитесь, что это рачительный подход к делу! А сколько у нас животноводческих комплексов! Да внедри хотя бы половина их метод латвийских микробиологов, и в выигрыше оказались бы все.