4.6. Основные направления совершенствования безотходных производств на основе возобновляемого растительного сырья

Современная экологическая обстановка на Земле вызывает необходимость стабилизации экологического состояния и поддержания устойчивого равновесия в системе «природа-человек».  Это вызывает необходимость разработки ресурсосберегающих, экологически безопасных и безотходных технологических процессов.

В разработке любых биотехнологических производств, связанных с биоконверсией возобновляемого растительного сырья, должны быть выделены следующие приоритетные направления:

- комплексное использование растительного сырья для получения различных полезных в народном хозяйстве продуктов;

- разработка технологических процессов, обеспечивающих замкнутый цикл водопотребления;

- использование процессов биоконверсии концентрированных субстратов из растительного сырья новыми ассоциациями микроорганизмов;

- интенсификация процессов конверсии растительного сырья с целью повышения производительности технологического оборудования, снижения трудозатрат и улучшения качества целевых продуктов.

В предыдущих главах данной книги мы рассмотрели вопросы химического состава растительного сырья: строение углеводов и других соединений, входящих в его состав, общие сведения о сырье, используемом в биотехнологических процессах. В главе V представлена схема комплексного использования растительного сырья, обеспечивающая замкнутый цикл водопотребления и выпуск целого ряда ценных продуктов.

Эта схема отражает полное представление о безотходной технологии производства гидролизного спирта с одновременным получением гидролизных кормовых дрожжей и кормовых белковых продуктов на основе биоконверсии зерносырья. Кроме того, предусматривается производство целого ряда высокоценных продуктов, при реализации которых обеспечивается высокий экономический эффект от деятельности всего предприятия. Такая схема может быть реализована на любом гидролизном заводе, а при этом может быть улучшена экологическая обстановка вокруг завода.

В тех производствах, где используются большие количества жидкостных потоков (производство спирта из мелассы, производство гидролизного спирта и т.д.), отработанную культуральную жидкость подвергают биоокислению с последующей биологической очисткой на очистных сооружениях. Очищенные сточные воды могут быть использованы в оборотной системе водоснабжения, а также в технических целях: для мойки технологического оборудования.

Такие безотходные технологические схемы используются на некоторых действующих заводах: в производстве спирта из мелассы (Онежский гидролизный завод).

Глубинное культивирование микроорганизмов при интенсивной аэрации  весьма энергоёмко. В связи с этим в настоящее время внимание исследователей сосредоточено на разработке процессов, в которых используются микроорганизмы, не требующие большого количества воздуха (факультативные анаэробы или анаэробы).

При разработке безотходных технологических производств, основанных на биоконверсии зерносырья, особое значение приобретает вопрос, какой продуцент белка используется в производстве кормовых белковых продуктов. В последние годы особый интерес в производстве кормовых белковых продуктов проявляется со стороны исследователей к дрожжам – сахаромицетам. И этот интерес вполне обоснован.

Эти дрожжи абсолютно нетоксичные и непатогенные. Биомасса их обладает не только высокой питательной ценностью, но и биопротекторными свойствами. В состав клеточных стенок дрожжей-сахаромицетов входят олигосахариды, которые адсорбируют на своей поверхности микотоксины и другие вредные соединения, попадающие в пищеварительный тракт животных и птицы. Глюкановые и маннановые олигосахариды, обволакивающие поверхностный слой кишечника животного или птицы, препятствуют развитию в нём патогенной микрофлоры. Кроме того, олигосахариды, содержащиеся в клеточных стенках дрожжей-сахаромицетов, способствуют усилению иммунной активности животных и птиц.

В настоящее время кормовым белковым продуктам придаётся значение лечебно-профилактических кормовых добавок.

В отличие от жидкофазных глубинных способов ферментации твёрдофазная ферментация основана на биоконверсии трудногидролизуемых углеводов и других трудноокисляемых веществ, которые под действием микроорганизмов превращаются в компосты, используемые в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Процесс компостирования, как наиболее энергосберегающий, рекомендуется для утилизации твёрдых отходов производства.

В заключение следует сказать, что безотходная технология представляет собой способ производства продукции, при котором всё сырьё и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы ? производство ? вторичные ресурсы. При этом любые воздействия на окружающую среду не нарушают её нормального функционирования.

В основе создания безотходных (или малоотходных) производств лежат следующие основные принципы:

- принцип системности, включающий сочетание элементов промышленного производства и хозяйственной деятельности человека, взаимосвязь производственных и природных процессов;

- комплексности использования ресурсов (этот принцип предусматривает максимальное использование всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов);

- цикличности материальных потоков, создания замкнутых водо- и газообразных продуктов;

- требования ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учётом планомерного и целенаправленного роста его объёмов и экологического совершенства;

- рациональность организации безотходного производства.