Новым мощным средством повышения эффективности ряда производств следует считать внедрение атомной техники, плазменной и лазерной технологии, использование фотохимических, радиационно-химических и биохимических процессов.

Применение атомной энергии позволит поручить недостижимые ранее температуры в сотни тысяч градусов и прежде всего низкотемпературную плазму (1000-10000 К).

Использование плазмохимических процессов дает возможность осуществить эндотермические превращения, равновесие которых сильно смещено в сторону заданных целевых продуктов лишь при очень высокой температуре (103--104 К). К таким процессам относятся: прямой синтез NO; получение ацетилена из метана и бензина; прямой синтез дициана; получение цианистого водорода из азота и углеводородов; синтезы разнообразных соединений фтора и т. п.

Лазерная техника позволит синтезировать твердые тела с тонко направленной кристаллической структурой и заданными свойствами, в том числе катализаторы, полупроводники, молекулярные сита, адсорбенты и т. п.

Фотохимические реакции, вызываемые или ускоряемые действием световой энергии, происходят как в природе, так и в промышленности. Хлорирование и бромирование углеводородов, синтез полистирола, сульфохлорирование парафинов, а также фотосинтез полистирола, сульфохлорирование парафинов, а также фотосинтез с помощью хлорофилла относятся к разряду таких процессов.

Радиационно-химические реакции, происходящие при воздействии ионизирующих излучений высокой энергии, позволят интенсифицировать химико-технологический процесс, проводить синтез органических соединений, осуществляемых пока только в природе (различные белковые препараты, ферментативные вещества и др.), или существенно улучшить структуру промышленных материалов (например, шип, пластических масс, биополимерных структур и т. п.).

Биохимическая технология занимает особое место, поскольку живая клетка обладает высокоактивными, топкоселективными биологическими катализаторами, по своей эффективности при низких (нормальных природных) температурах, несравненно превышающими катализаторы, используемые в химических производствах. Биологическими катализаторами являются синтезируемые в организмах ферменты (или энзимы) и гормоны, а также поступающие в клетки извне витамины.

В настоящее время из биологических процессов промышленность использует в производстве лишь различные формы брожения с получением спиртов, ацетона, органических кислот, биологический синтез белковых кормовых дрожжей, биологическую очистку сточных вод, бактериальное кучное выщелачивание забалансовых руд ряда цветных металлов и т. п. Все эти процессы идут с участием различных микроорганизмов и, как правило, с низкой скоростью и потому не являются в достаточной степени эффективными. Однако умелое производственное применение катализа, осуществляемого в живой природе, позволило бы перестроить по-новому целые отрасли химической промышленности и расширить пищевые ресурсы. В перспективе использования биохимических процессов находятся проблемы фиксации атмосферного азота, синтеза белков и жиров, использование диоксида углерода для органического синтеза. Рациональное осуществление этих процессов позволило бы решить важнейшую проблему жизнеобеспечения человечества путем получения высококалорийных продуктов питания, создания кормовой базы на промышленной основе, получения соответствующих высокоэффективных лекарственных препаратов и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства.

ПРОБЛЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Бурное развитие промышленного производства и рост народонаселения в значительной степени меняют характер взаимодействия человека с окружающей средой. В основе жизни лежит круговорот элементов, который для человека выражается в обмене веществ с природой. Земля, вода, воздух загрязняются промышленными и бытовыми отходами, сокращаются леса и запасы пригодных для сельского хозяйства земель, исчезают многие виды животных и растений. Под воздействием человека среда изменяется настолько быстро, что веками складывавшиеся в природе равновесия не успевают восстанавливаться, и она неконтролируемо начинает откликаться на эти воздействия. В результате всего этого серьезно ужесточаются условия жизни людей. Жизнеобеспечение человечества, т. е. удовлетворение запросов населения в пище, пресной воде, достаточно чистом для дыхания воздухе и в различных видах энергии, все в большей степени решается методами химической технологии. Обеспечение населения пищевыми продуктами осуществляется по двум основным направлениям; применением продуктов химической промышленности для увеличения продуктивности сельского хозяйства и производством искусственной и синтетической пищи.

Увеличение продуктивности сельскохозяйственного производства становится возможным при соответствующем развитии промышленности высокоэффективных минеральных удобрений, средств борьбы с вредителями сельского хозяйства и создании производства стимуляторов роста растений.

Минеральные удобрения должны быть по возможности безбалластными; иметь широкий спектр действия, т. е. содержать важнейшие питательные вещества, в том числе и микроэлементы; иметь хорошую структуру, что облегчает их хранение и использование; должны легко усваиваться растениями; а также улучшать структуру почв, в которую они вносятся.

Средства защиты растений - пестициды - должны обладать высокой избирательностью действия; достаточно быстро разрушаться; быть неядовитыми для всех животных и птиц. Как правило, все пестициды - органические соединения, и успехи в их синтезе и производстве целиком определяются развитием органической "химии и промышленностью органического синтеза.

Регуляторы роста растений - физиологически активные /по отношению к растениям вещества, которые способны вызывать те или иные изменения в росте и развитии растений. Некоторые гербициды-- средства борьбы с сорняками, будучи взятыми в) незначительном количестве, способы ускорять рост растений. Наиболее активные стимуляторы роста растений - гиббереллины - выделяются микробиологическим путем из продуктов жизнедеятельности некоторых грибов и высших растений. Другие регуляторы - десиканты и дефолианты, используемые соответственно для обезвоживания (подсушивания) растений и удаления листьев перед уборкой урожая, -- также являются продуктами органического синтеза.

Стимуляторы роста животных - это, как правило, вещества, которые подавляют развитие инфекционных заболеваний у животных. Одновременно улучшается усвоение кормов, что позволяет снизить рацион животных. В настоящее время химическая промышленность приступает к освоению новых биостимуляторов, повышающих плодовитость домашних животных, рыб, насекомых (например, тутового шелкопряда).

Получение искусственной пищи представляет собой важное направление развития химической технологии.

Ограниченность площади земель, пригодных для сельского хозяйства, и небеспредельность интенсификации сельскохозяйственного производства придают проблеме получения искусственной пищи все большее значение. В первую очередь это касается синтеза различных белковых материалов. В настоящее время в промышленных масштабах синтез белков осуществляется в основном микробиологическим путем.

Микробиологическим называется синтез, осуществляемый ферментными системами микроорганизмов. Уже сейчас началось промышленное освоение микробиологического синтеза белков из легких масел, нормальных парафинов, метанола, этанола, уксусной кислоты и других органических соединений, получаемых преимущественно из нефти. Используя для микробиологического синтеза всего 5% нынешней мировой добычи нефти, можно обеспечить белковый рацион 5 млрд. человек, т. е. все население земного шара.

С помощью некоторых бактерий, усваивающих водород, удается вовлечь в реакцию кислород и атмосферный диоксид углерода, при атом получаются вода и формальдегид. Помимо того, что эти бактерии синтезируют очень нужный химической промышленности формальдегид и очищают воздух от диоксида углерода, они сами наполовину состоят из полноценного белка и могут быть использованьг в кормовых целях. Микробиологические процессы широко применяются в гидролизной промышленности при сбраживании сахаристых веществ в получении спиртов, виноделии, изготовлении кормовых дрожжей, в сыроварении, при обработке кож и т. п.

В индустриально развитых странах широкое распространение получила химическая промышленность основного органического синтеза \на базе растительного сырья, так называемая сахарохимия. Ее достоинством является гораздо большая доступность и ежегодная возобновляемость сырья. Кроме того, в задачу химической промышленности входит извлечение белков и углеводов из травы, древесных и сельскохозяйственных отходов, изготовление искусственной пищи из водорослей (таких, как хлорелла), синтез пищевых масел, Сахаров, жиров. В значительной степени эти про-цессы уже осуществляются в широком промышленном масштабе. Однако основная задача - это экологически чистый синтез белковых препаратов. Пищевая ценность белков зависит от их аминокислотного состава, поскольку аминокислоты не синтезируются в организме.

В настоящее время с помощью тонкого органического синтеза удается получать целый ряд аминокислот, а также некоторых полипептидов - нонапептида, брадикинина, инсулина.

Синтезируемые органические пищевые вещества нуждаются в специальном разделении фракций и очистке. Лучше всего этот процесс осуществляют живые организмы, из которых получают специальные полупроницаемые пленки -мембраны. Процесс разделения на них протекает при низких затратах энергии. Поэтому сейчас разрабатываются синтетические и полусинтетические мембраны, которые будут применять не только для очистки искусственных пищевых веществ, но и для разделения воздуха, сепарации молока, обессоливания воды и др.

Получение лекарственных препаратов так же является важной задачей жизнеобеспечения и в значительной степени определяется успехами органической химии и технологии органического синтеза. Химическая (фармацевтическая) промышленность выпускает огромные количества самых разнообразных лекарственных препаратов - алкалоидов, гликозидов, противоопухолевых средств, витаминов, гормонов, антисептиков, антибиотиков и т. п.

Охрана окружающей среды и здоровья обслуживающего персонала многих химических (и нехимических) производств достигается химическими методами. Газы очищают абсорбцией вредных примесей жидкостями, адсорбцией на твердых сорбентах и каталитическим превращением их в невредные соединения. Очистка сточных вод от вредных примесей также может осуществляться адсорбционными методами, фильтрованием через специальные фильтры, обработкой сильными окислителями (фтором, хлором, озоном и др.), ультрафиолетовым облучением, применением биологических методов. Особое значение в снижении загрязнения Мирового океана имеет переход на замкнутый водооборот в различных технологических процессах. Защита почвы и земных недр осуществляется утилизацией твердых отходов производства -- шлаков, шламов, песков, огарков, пустой породы, т. е. реализацией комплексного использования сырья.

Охране окружающей среды уделяется во всем мире непрерывно возрастающее внимание ввиду резкого возрастания загрязнения окружающей среды с ростом производства.

При росте производству будет возрастать количество вредных отходов

Отсюда необходимость перехода к новым способам производства, дающим меньше вредных отходов, и как временное паллиативное мероприятие - устройство очистных сооружений. При этом следует учитывать, что увеличение промышленного производства, например, в 2 раза неизбежно потребует снижения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих примесей в отходящих газах и водах тоже в 2 раза для сохранения существующего уровня вредности. Исходя из этого, необходимо разрабатывать новые, более эффективные способы очистки или же осуществлять переход к новым способам производства.

Вопросам экологической обстановки на планете уделяется теперь всё большее внимание со стороны политических и государственных деятелей. Вся производственная деятельность должна строиться на применении высокоэффективных средств и техноло-гий для обеспечения гармоничного взаимодействия человека и природы.

КАЧЕСТВО И СЕБЕСТОИМОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Предприятия уделяют большое внимание качеству выпускаемой продукции.

Качество химических продуктов в большинстве случаев определяется концентрацией в них основного вещества. Продукцией высшего и первого сорта считаются материалы, содержащие максимальное количество основных веществ и минимум примесей. Качество каждого химического продукта, т.е. состав и свойства его, должны удовлетворять требованиям, изложенным в государственных или общесоюзных стандартах (ГОСТ, ОСТ). При установлении стандартов учитываются требования потребителя и возможности производства. В зависимости от требований на продукцию какого-либо производства может быть несколько стандартов, но требования их должны быть такими, чтобы их было возможно осуществить в данном производстве. Требования к новым видам продуктов, на которые еще не установлены стандарты, определяются ведомственными техническими условиями.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5