Продовольственная проблема и химия - Роль химии в решении сырьевой экологической и пищевой проблем
Население нашей планеты растет. Это значит, что уже сейчас необходимо задуматься над тем, как обеспечить население Земли питанием в предвидимом будущем.
В решении продовольственной проблемы в глобальном масштабе основной акцент делается на увеличение производства растительной и животной пищи естественного происхождения. Увеличение же объема производства пищи естественного производства, по мнению специалистов, будет в ближайшем будущем достигаться за счет создания благоприятных условий для размножения и роста растений и животных. Сюда относится в первую очередь применение удобрений, а затем стимуляторов роста, искусственных кормов для сельскохозяйственных животных, средств защиты растений и животных, введение в практику питания новых продуктов, добытых в океане, и т. д.
Начнем с удобрений. Без них немыслимо современное сельское хозяйство.
Один из главных элементов, вводимых в почву в составе минеральных удобрений,- азот. Если водород, кислород, углерод доставляются растениям с водой и углекислым газам, то азот, без которого невозможен синтез аминокислот и, следовательно, белка, поступает в растения через корневую систему в виде нитратов и иона аммония, которых обычно в почве не хватает. Поэтому производство азотных удобрений - это одна из мощнейших отраслей химической промышленности сегодняшнего дня. Большую их часть получают из аммиака, который в свою очередь синтезируют из водорода и азота в присутствии катализаторов при температуре от 400 до 500°С.
Пока, однако, сельскому хозяйству требуются огромные количества азотных удобрений: аммиака и производимых из него сульфата, карбоната и нитрата аммония, а также мочевины. Аммиак - это самое концентрированное азотное удобрение (содержит более 80% азота). В настоящее время он является одним из главных продуктов большой химии.
По содержанию азота следующим за аммиаком удобрением является мочевина (NH2)2CO. Исходными веществами для ее синтеза являются аммиак и углекислый газ. Последний представляет собой побочный продукт при конверсии метана из водяного газа. Поэтому современное производство аммиака и мочевины комплексное, на "входе" которого - метан, азот и кослород атмосферы, а так же вода, а на "выходе" - аммиак и мочевина. В настоящие время 85 - 90% всей получаемой в мире мочевины идет на производство удобрений.
В ближайшие десятилетия должен произойти не только резкий количественный рост, но и качественные изменения в характере производимых удобрений.
Большие потери урожая связанны с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений. Гибнет примерно одна треть урожая. Если отказаться от применения химических средств защиты растений, то эта доля удвоится.
Отказаться от пестицидов сейчас невозможно. Более того их применение постоянно растет. Но использовать пестициды, как и другие токсичные вещества, да еще столь распространенные, следует очень осторожно: с водой и пищей они могут попасть в организм человека и о том, что некоторые из них накапливаются в организме, а это увеличивает их токсическое действие. Их рассеивание в природе может оказывать отрицательное действие на природные экосистемы. И это ставит перед химиками сложные задачи. Первая из них - разработка методов контроля содержания пестицидов в пище. Вторая задача - усовершенствование пестицидов. Практика требует от химиков создания таких пестицидов, которые не вымывались бы с полей в реки и другие природные экосистемы, вообще не оказывали бы вредного воздействия на окружающую среду. Кроме насекомых, значительную часть урожая уничтожают или портят бактерии, вирусы, грибы. Работа по созданию современных химических средств защиты от них еще только развертывается, это дело будущего. Здесь предоставляют прекрасные возможности для творческой деятельности химиков.
Одной из главных составных частей общей проблемы обеспечения пищей растущего населения земного шара является проблема полноценного белка в пище. Растительный белок, как правило, содержит лишь очень небольшое количество аминокислот, в том числе так называемых незаменимых, т. е. таких, которые не синтезируются в организме человека или синтезируются со скоростью, недостаточной для потребностей жизнедеятельности организма. Значит, они должны поступать в достаточном количестве с пищей, содержащей все нужные аминокислоты. Такой пищей может быть животный белок.
В животноводстве приобретают все большее значение искусственные, производимые на специальных заводах корма. Для увеличения массы домашний скот должен в достаточном количестве снабжаться сырьем. Это может быть растительный белок, рыбная мука и т. д. Однако при расширении масштабов животноводства и увеличении спроса на его продукцию этих источников белка может не хватать, поэтому химики совместно с биологами давно уже начали искать пути замены таких кормов. Одним из хороших заменителей оказалась мочевина (NH2)2CO.
Другой путь обеспечения сельскохозяйственных животных полноценными белками основан на его микробиологическом синтезе с использованием дрожжей и бактерий.
Получение биомассы путем микробиологического синтеза - это основа индустриального производства пищи в будущем. Сырьем могут служить самые разнообразные вещества, в том числе растительные отходы. Так как микробиологический синтез осуществляется на заводах, производство белка
Таким способом не требует ни больших пахотных площадей земли, ни благоприятных погодных условий. Оно идет равномерно и непрерывно, поддается механизации и автоматизации.
Пока получаемая биомасса применяется лишь как корм для животных. Чтобы использовать ее в качестве пищи для людей, необходимо решить ряд проблем.
Главная из них - тщательная проверка такого продукта на безвредность, отсутствие побочных последствий длительного употребления. Необходимо исследовать усвояемость разных видов "одноклеточных" белков, так как содержание в них аминокислот еще не говорит о свойстве хорошо перевариваться в пищеварительном тракте человека. Известно, например, что белок высших грибов (а дрожжи - их родственники) плохо усваивается человеком, а свободные аминокислоты в значительной мере "перехватываютя" в пищеварительном тракте живущими там бактериями.
Кроме микробиологического синтеза белков, методами биотехнологии в настоящее время получают витамины, антибиотики, гормональные препараты, энзимы, некоторые биополимеры, инсектициды, красители для пищевых продуктов и т. д.
Похожие статьи
-
Химический экологический продовольственный корм В наши дни, когда человеческое развитие достигло высот, такие проблемы, как экология, продовольствие,...
-
Основная проблема химии и способы ее решения. - Роль химии в повседневной жизни
Основная проблема химии - это не только ее теоретический, но и исторический стержень,- это именно инвариантное ядро химии. При формулировании основной...
-
В данном разделе речь идет об особом уровне развития химических знаний, на котором главенствующую роль играет структура молекулы реагента. Свойства...
-
Неопределенность - это фундаментальное свойство природы, а еще более (и точнее) - свойство, характеризующее неточность, незамкнутость, неокончательность,...
-
Химия и биология - Связь химии с другими науками
На уроках биологии вы уже встречались как с химическими веществами, так и с химическими реакциями. Так, вы узнали, что любая клетка, растительная или...
-
Учение о химических процессах - это область науки, в которой существует наиболее глубокое взаимопроникновение физики, химии и биологии. На этом уровне...
-
Белок. Его синтез в организме - Применение нефти и полимеров
Белковые вещества составляют громадный класс органических, то есть углеродистых, а именно углеродисто азотистых соединений, неизбежно встречаемых в...
-
Новый класс металлорганических соединений, имеющий двухслойную структуру, называется "сэндвичевые соединения". Наиболее изученным из них является...
-
Способ решения основной проблемы химии - проблемы происхождения свойств веществ - стал выражаться посредством схемы: СОСТАВ > СВОЙСТВА Этот способ...
-
ВВЕДЕНИЕ Химия и физика как наука начала свой отсчет в прошлом веке, в тот период она начинала с изучения химического состава молока. В нашей стране этим...
-
Значимость соли, ее свойства и состав - Роль соли
Влияние соли на нашу жизнь гораздо больше, чем, кажется на первый взгляд. В соляных шахтах и из морей добывается огромное количество соли. Только в...
-
Применение, Биологическая роль - Сера и ее роль в жизни
Около половины производимой серы используется на производство серной кислоты, около 25% расходуется для получения сульфитов, 10-15% -- для борьбы с...
-
Рибофлавин в пищевых продуктах: происхождение, источники и стабильность - Витамин (рибофлавин)
Рибофлавин - это вещество желтого или желто-оранжевого цвета, которое используется не только в качестве пищевого красителя, но также и для обогащения...
-
Учение о строении вещества - Роль химии в повседневной жизни
На протяжении многих веков в сознании человека господствовали представления об атомах, как мельчайших, неделимых, простейших по составу и неизменных...
-
Жиры как продукты питания - Общая характеристика жиров
Животные жиры и растительные масла, наряду с белками и углеводами - одна из главных составляющих нормального питания человека. Они являются основным...
-
Наличие особых ситуаций на террайне зависит от характеристик его сложности. Ниже приведена возможная классификационная схема характеристик сложности...
-
Периодическая система и закон Д. И. Менделеева и его значение - Роль химии в повседневной жизни
Имя и труды Менделеева пользуются мировой славой. Периодический закон, открытый Менделеевым, сопутствует каждому химику любой страны на всем протяжении...
-
Введение - Роль химии в повседневной жизни
Для решения многих задач можно использовать одну из важнейших отраслей науки и естествознания - химическую науку. Современная химия развивается...
-
Система химии, логика ее развития и построения Что такое химия? Химия является высокоупорядоченной - постоянно развивающейся системой знаний о веществах,...
-
Водораствроримые витамины Большинство водорастворимых витаминов, поступающих с пищей или синтезируемых кишечными бактериями, проявляют активность после...
-
Пищевые добавки употребляются человеком в течение многих веков (соль, перец, гвоздика, мускатный орех, корица, мед) , однако широкое их использование...
-
Отношение к алхимии, роль магии в алхимии - Алхимия в Cредневековом мире
Тем не менее, называть алхимию лженаукой было бы несправедливо. Она никогда не была наукой, но сама себя именовала искусством. "Алхимия может считаться...
-
Алгоритм использует в качестве исходных данных документы, содержащие следующие сведения: X A, k,j, i - измеряемые показатели научной работы; X A, TG,...
-
Химия в косметике и гигиене, Заключение - Химия в быту
Химия мытье хлорсодержащий чистка Химией в косметике и гигиене по большей части пользуется женская половина человечества. К химической гигиене относят...
-
С развитием системных исследований, с расширением экспериментальных методов изучения реальных явлений все большее значение приобретают абстрактные...
-
Таблица 2 - Структура сырья в производстве метанола, %. Сырье В мире Беларусь и Россия Природный газ 73,8 70,7 Нефть и нефтепродукты 24,4 4,0 Отходы...
-
Экономико-математические методы и моделирование в землеустройстве позволяют решать большой круг задач, связанных с оптимизацией территориальной...
-
Обзор литературы, Роль лизина в питании человека и животных - Этапы получения лизина
Роль лизина в питании человека и животных Лизин (б, е-диаминокапроновая кислота) - незаменимая основная алифатическая аминокислота. Это специфичная...
-
Основные понятия и определения проблемы прогнозирования - Прогнозирующие системы
Необходимо отметить, что мы рассматриваем прогнозирование в целях планирования производства или управления запасами. Таким образом, наш интерес лежит в...
-
В данной главе мы обсуждаем некоторые общие аспекты разработки прогнозирующих систем: понятие прогноза и цели его использования, основные понятия и...
-
Основные понятия химической термодинамики - Химическая термодинамика. Термохимия. Решение задач
Прежде чем приступить к изучению предмета химической термодинамики, необходимо ввести ряд терминов и понятий, используемых в этом разделе. Изучаемые...
-
Экологическая часть - Процесс производства этилбензола: сырье, способы получения и использование
С точки зрения экологии рассматриваемого производства следует организовать взаимную нейтрализацию кислых и щелочных вод, но для этого необходимо, чтобы...
-
Введение - Химия и физика молока
Химия и физика как наука начала свой отсчет в прошлом веке, в тот период она начинала с изучения химического состава молока. В нашей стране этим вопросом...
-
Возникновение структурной теории позволило химикам впервые обрести мощный инструмент для целенаправленного качественного преобразования веществ. Именно в...
-
Авитаминоз и гиповитаминоз - Классификация и номенклатура витаминов. Роль витаминов в обмене веществ
Авитаминоз - патологическое состояние, развивающееся вследствие длительного и полного отсутствия витамина (ов) в организме. Гиповитаминоз -...
-
Жирорастворимые витамины - Классификация и номенклатура витаминов. Роль витаминов в обмене веществ
Витамин А (ретинол) Все формы витамина А регулируют нормальный рост и дифференцировку клеток развивающегося организма; участвуют в фотохимическом акте...
-
Введение, Химия древности - Естественнонаучные концепции развития химических знаний
Химия - наука, изучающая вещества и их превращения. Превращения веществ, изменение их состава и (или) строения происходят в результате химических...
-
УДОБРЕНИЯ С АМИДНОЙ ФОРМОЙ АЗОТА - Аммиачно-нитратные удобрения
Мочевина CO(NH2)2 содержит 46% азота. Образуется при взаимодействии С02 с NH3 при высоком давлении и температуре. Сначала получается карбаминово-кислый...
-
Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются" L-а-амино - (или имино-) кислотами. Они находят применение как пищевые добавки, приправы, усилители...
-
В большинстве реальных больших систем не обойтись без учета "состояний природы" -- воздействий Стохастического типа, случайных величин или случайных...
Продовольственная проблема и химия - Роль химии в решении сырьевой экологической и пищевой проблем