Материалов

Биодеструкция природных и синтетических полимерных

Практическое занятие № 7.

Форма проведения: Мозговой штурм (Оперативный метод решения проблемы на основе стимулирования творческой активности, при котором участникам обсуждения предлагают высказывать как можно большее количество вариантов решения, в том числе самых фантастичных. Затем из общего числа высказанных идей отбирают наиболее удачные, которые могут быть использованы на практике).

Время проведения занятия: 1 академический час

Цель занятия: изучить основные пути биодеструкции природных и синтетических полимерных материалов.

Вопросы для осуждения:

1. Основные природные и синтетические полимеры

2. Разложение целлюлозы

3. Биодеградация лигнина

4. Биодеградация ксенобиотиков лигнолитическими микроорганизмами

Краткие методические указания: Природные полимеры попадают в окружающую среду с растительным материалом, содержащим целлюлозу, ксилан и сопутствующие соединения (лигнин, пектин, хитин, крахмал, глюканы, фруктаны и маннаны). В разложении, минерализации биополимеров участвуют аэробные и анаэробные микроорганизмы – гидролитики, которые синтезируют ферменты, расщепляющие биополимеры до простых сахаров и жирных кислот.

В природе целлюлоза разлагается сапрофитными микроорганизмами, колонизирующие субстрат в ходе разложения древесины. Наиболее активные деструкторы древесины – грибы белой и бурой гнили. Биодеградация лигнина – это окислительный процесс, осуществляемый в первую очередь грибами бурой, мягкой и белой гнили. Лигнин при действии грибов бурой гнили подвергается только деметилированию. Грибы мягкой гнили участвуют в реакциях деметоксилирования и дегидроксилирования лигнина. Грибы белой гнили – единственная группа микроорганизмов, разлагающих все компоненты растительной массы. Все основные грибные внеклеточные ферменты деструкции лигнина способны воздействовать на ксенобиотики. В результате их синергического действия в сочетании с внутриклеточным цитохром Р450-зависимыми монооксигеназами грибы могут полностью минерализовать многие ксенобиотики органической природы.

Задание:

Для проведения мозговой атаки создается две группы:

- участники, предлагающие новые варианты решения задачи;

- члены комиссии, обрабатывающие предложенные решения.

Назначается ведущий.

Ознакомившись с ситуацией студентам необходимо:

1) выбрать средства минимизации отрицательного воздействия производства на окружающую среду (при условии проектирования данного мероприятия для действующего или нового производства);

2) определить результирующие показатели природоохранной деятельности предприятия (при условии внедрения данного мероприятия).

Ситуация:

Процессы переработки древесины на целлюлозно-бумажных предприятиях сопровождаются образованием большого количества промышленных отходов, таких как кора, опил и щепа. С целью утилизации древесные отходы частично подвергают карбонизации с получением углеродсодержащего материала – недожога, который получил ограниченное применение. В результате биологической очистки сточных вод на данных предприятиях образуется избыточный активный ил, состоящий из колоний аэробных микроорганизмов.

Руководству предприятия было предложено применять смесь из древесных отходов, недожога и активного ила в качестве загрузочного материала в биологических фильтрах для очистки отходящих газов, в частности, для очистки от одорантов. За счет сочетания процессов сорбции загрязняющих веществ и биохимического окисления органических веществ микроорганизмами биопленки, образующейся на развитой поверхности материала, сорбционная емкость материалов по отношению к многокомпонентным газовым выбросам, содержащим одоранты, является высокой.

Итоги. Ведущий записывает или как-то иначе регистрирует все идеи, возникшие в ходе мозгового штурма.

Затем, когда все идеи высказаны, производится их анализ, развитие и отбор. В итоге находится максимально эффективное и часто нетривиальное решение задачи.

Подведение итогов занятия: оценка работы каждого студента (уровень знаний, активность и т.д.), проставление баллов.

Для студентов, не принимавших активное участие в занятии, с целью проставления им баллов дополнительно задаются контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие природные и синтетические полимеры Вы знаете?

2. Как происходит биодеструкция целлюлозы?

3. Процесс окисления лигнина микроорганизмами.

4. Значение лигнолитических микроорганизмов в биодеградации органических ксенобиотиков.

Рекомендуемая литература: 1,2,10,16

Дата добавления: 2014-11-07