Человечество весьма озабочено тем, чтобы сделать необходимое ему производство более экологически чистым. Все хотят использовать высокотехнологические изделия из суперсовременных материалов, но никто не хочет жить рядом с заводом, чьи трубы извергают ядовитый дым. Описание всяческих «зелёных» технологий занимают изрядную часть новостных лент. Хотя многие такие технологии имеют свои подводные камни, их постепенно учатся обходить. Очень перспективным направлением является применение бактерий для получения нужных материалов.
Например – водородные установки. При работе водородного двигателя отходом является не углекислый газ, повышения содержания в атмосфере которого все так боятся, а обыкновенная вода. Казалось бы, чего ещё желать? Но подвох в том, что чистого водорода на Земле очень мало, его надо извлекать из химических соединений, а вот процесс извлечения – очень-очень грязный, сопровождается выбросами не только углекислоты, но и гораздо более токсичного угарного газа. Ну или производство слишком энергоёмкое. Один из способов обойти проблему – использовать бактерии.
Не секрет, что среди бактерий встречаются организмы с необычным метаболизмом. Иногда продуктом жизнедеятельности бактерий могут быть сера, железо, а иногда и водород. В современной биосфере такие бактерии занимают очень узкие экологические ниши, их разведение сопряжено с определёнными трудностями. Но генная инженерия способна это поправить.
В 2018 г. в журнале Frontiers in Energy Research, появилась публикация, в которой ученые из испанского Университета имени короля Хуана Карлоса предложили убить сразу двух зайцев, и найти применение ценному ресурсу, который до сих пор в буквальном смысле спускали в канализацию. Они разработали технологию использования пурпурных бактерий-фототрофов для переработки органических соединений из канализации в водородное топливо с нулевым выбросом диоксида углерода. Таким образом одновременно решается проблема очистки сточных вод и получения ценного экологически чистого топлива.
Дело «приручения» бактерий не стоит на месте. Недавно был поднят вопрос о том, чтобы с их помощью извлекать из руды редкоземельные элементы.
Редкие земли – название для тугоплавких, практически нерастворимых в воде субстанций, которые при ближайшем рассмотрении оказались оксидами определённой группы металлов. Таких металлов всего известно 17. Это лантаноиды (15 наименований), а также скандий и иттрий. Благодаря характерному атомному строению и, следовательно, химическим свойствам все они чрезвычайно важны для современного высокотехнологического производства. Их применяют в стеклоделии при изготовлении стёкол специального назначения, радиолектронике, атомной технике и т. д. и т.п.
Процесс извлечения из геологических пород очищенных редкоземельных соединений - очень неприятная процедура. Породы растворяют с помощью разогретой до высоких температур серной кислоты. Согласитесь, звучит страшно, а ведь кислоту в свою очередь надо где-то производить, хранить и транспортировать. Пионерами этого производства были США, но давным-давно его свернули и сейчас предпочитают закупать редкоземельные элементы в Китае. Однако, в последнее время там стали слышнее голоса, озабоченных тем, что в таком важном вопросе приходится полностью полагаться на импорт. Поэтому новости о возможной альтернативе традиционному технологическому процессу встретили с интересом.
Бактерии и в природе неплохо справляются с тем, чтобы фильтровать определённые химические элементы. Именно им мы обязаны возникновением многих богатых железнорудных залежей и, согласно одной из гипотез, месторождений содержащего фтор флюорита. Это свойство – грех не использовать.
Бактерия Gluconobacter oxydans выделяет кислоту, которая растворяет горные породы. В своём природном состоянии он не слишком хорошо подходит для поставленных целей, но тут на помощь может прийти генная инженерия. На той неделе была опубликована работа группы американских исследователей, посвящённых изучению подробному изучению тех участков генома, которые могут быть ответственны за соответствующие химические реакции. Вероятно, опираясь на эти материалы, можно будет создать мутанта с нужными параметрами.
Использованы фото из открытых источников.
Путеводитель по каналу «Кот-учёный». 2019-2020
#биология #экология #бактерии #химия #изобретения
