Биологические основы очистки газовоздушных выбросов

Карбоксидобактерии используют СО как наихудший субстрат, предпочитая органические вещества и водород. Они способны к миксотрофному росту, при котором анаболизм осуществляется за счет органических веществ, а окисление СО дает дополнительную энергию. При этом ни СО, ни СО2 не дают радиоактивной метки в биомассе.

Ферментом СО:акцептор оксидоредуктазой занялись очень детально, т.к. этот фермент использовали для удаления СО, например в фильтрах сигарет. Источником кислорода при окислении СО служит вода. Фермент работает с искусственными акцепторами электрона, такими, как метиленовый синий. Он очень специфичен по субстрату и способен лишь медленно окислять НАДН. Кажущаяся Км составляла 53 мкМ СО для P. carboxydovorans и 63 мкМ СО для P. carboxydohydrogena. Молекула фермента содержит две молекулы ФАД, две - молибдена, 8 железо-серных групп. Фермент активируется селенитом. Локализован фермент на внутренней стороне цитоплазматической мембраны.

Устойчивость к СО составляет иную часть проблемы и связана прежде всего с терминальными оксидазами. Имеется разветвленная цепь цитохромов на уровне цитохромов b и о. В разных условиях культивирования поток электронов идет по разным маршрутам.

Исследование возможности деятельности карбоксидобактерий в удалении СО из атмосферы показало, что их сродство к СО слишком низко и эти организмы приспособлены к токсичной концентрации СО. Такие концентрации СО образуются при парогазовой конверсии углеродистых топлив и метана или же при подземных пожарах.

Биологическое окисление СО приписывается неспецифическому окислению. Неспецифическое окисление СО идет под действием метанмоноксигеназы (ММО) у метилотрофов Methylococcus capsulatus, Methylosinus trichosporium. У этих организмов окисление требует НАДН, генерируемого в обмене.

Окисление СО в анаэробных условиях по реакции

СО + Н2О = = СО2 + Н2 с очень маленьким выходом энергии в -19,93 кДж/моль было открыто в 1990 г. в лаборатории Заварзина В. Светличным8.

Организм был обнаружен в гидротермах Курильских островов и оказался способен проводить эту реакцию при 70 °С. Он получил название Carboxydothermus и сейчас стал одним из наиболее изученных организмов в связи с полным превращением СО в Н2 и возможностью замены обратимой реакции парогазовой конверсии при производстве водорода биотехнологическим процессом. Т.Г. Соколовой удалось выделить из гидротерм целый ряд организмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Одной из важнейших проблем в природоохранной деятельности является защита атмосферы от загрязнений, которые в значительных масштабах выбрасываются промышленностью (15-20%), энергетическими производствами (60%) и транспортом (20-25%).

Микробиологические методы удаления бытовых и промышленных загрязнений интенсивно применяются в области очистки воды и почвы, а в области защиты атмосферы начали применяться совсем недавно и считаются наиболее перспективными. Одним из основных преимуществ биологических методов является их низкая, по сравнению с другими методами, стоимость. Это касается как капиталовложений, так и эксплуатационных расходов. Кроме того, биологические методы отличает простота и надежность. Нет необходимости в повышенных давлениях и температурах

Водородные бактерии — бактерии, получающие для роста энергию в результате окисления молекулярного водорода и использующие образующуюся при этом энергию для усвоения углерода. Распространены в почве. Окисляют водород, постоянно образующийся при анаэробном разложении различных органических остатков микроорганизмами почвы. Окисление протекает по следующей схеме:

2Н2 + О2 = Н2О

Впервые водородные бактерии были описаны А. Ф. Лебедевым и Г. Казерером в 1906 году,

Карбоксидобактерии -  аэробные  эубактерии , способные расти, используя  окись углерода (СО) в качестве единственного источника углерода и энергии. Таким свойством обладают некоторые представители родов  Pseudomonas ,  Achromobacter ,  Comamonas . (Способность окислять СО обнаружена у представителей прокариот, принадлежащих к эубактериям ( пурпурные несерные бактерии ,  цианобактерии ,  клостридии ) и  архебактериям ( метанобразующие бактерии ).

Основными источниками окиси углерода в природных условиях являются промышленное производство, транспорт, вулканическая деятельность и биологические процессы. Известно, что СО образуется в результате жизнедеятельности разных организмов (бактерии, грибы, водоросли, животные, растения). Одним из путей удаления этого токсического соединения служит использование его бактериями, и в первую очередь в наибольшей степени приспособленными для этого.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Волова, Т. Г. Введение в биотехнологию – Красноярск : ИПК СФУ, 2008.

2. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2006. - с.: ил., библиогр.

3. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б. Научные основы экобиотехнологии / Учебное пособие для студентов. – М.: Мир, 2006. – 504 с.: ил.

4. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология: Учебник — M.: Изд-во Моск ун-та, 1985. — 376 c.