Охрана окружающей среды на предприятиях микробиологической промышленности

     Охрана  окружающей среды  на предприятиях микробиологической промышленности

     Специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды, таких, как переработка отходов, очистка воды, устранение загрязнений, составляет предмет экологической биотехнологии.

      Экологическая биотехнология – это новейший подход к охране и сохранению окружающей среды при совместном использовании достижении биохимии, микробиологии, генетической инженерии и химических технологии. 

Биотехнологические аспекты фармацевтического производства. 

Проблема  биотехнологии в  экологическом плане

I. Уничтожение твердых отходов (мицелия, биомассы продуцента).

II. Очистка жидких отходов (отходов от культуральной жидкости)

III. Ликвидация газообразных отходов.

Уничтожение твердых отходов  – пути утилизации

     Известно, что при отделении мицелия  фильтрованием получают сотни тонн мицелия в год. В нем имеются и остатки целевого продукта.

     В настоящее время:

1. Мицелий подсушивают  и отвозят на городские свалки (самый примитивный путь утилизации).

2. Помещают мицелий  в грунтовые ямы на бетонный  пол, перемешивают с

почвой и оставляют  на несколько лет – почвенные  микроорганизмы

перерабатывают  мицелий (этот путь утилизации удобный, но не перспективный).

     Бетонный  пол делают для того, чтобы после  закладки мицелия дождевые воды не вымывали бы вещества из мицелия и они не попадали бы в грунтовые воды.

     Более современные пути утилизации:

1. Мицелий можно  стерилизовать, перемешивать и  добавлять в корм сельско-хозяйственных животных.

2. Мицелий можно  добавлять в строительные материалы  (например, в кирпич) – при этом увеличивается его прочность.

3. Из мицелия  можно извлекать определенные  фракции и использовать для определенных целей (например, из продуцента тетрациклина можно извлечь общую липидную фракцию и использовать ее как детергент вместо китового жира)

 

Очистка жидких отходов (культуральной жидкости)

I- этап. Культуральная жидкость подается в первый отстойник с отсосом.

II-ой  этап. Жидкость подается в аэротенк. Аэротенк – это большой

железобетонный  бассейн, на дне которого уложены  трубы, по которым

непрерывно подается воздух из внешней среды.

     Во  внешнем воздухе имеется смесь  микроорганизмов (биоценоз). Они окисляют органические вещества до СО2 и Н20, при этом количество органических веществ уменьшается на 80-90%.

     Биоциноз формируется сам по себе ( из всех микроорганизмов, попавших вместе с воздухом из внешней среды, активно размножаются только те микроорганизмы, пищей для которых служат органические вещества, находящиеся в стоках). Эти микроорганизмы называют активным илом. Он состоит из нескольких десятков видов микроорганизмов:

- 70% относятся  к роду Pseudamonas

- 20% относятся  к роду Bacterium- споровые грамположительные палочки

- 10% относится  к роду Bacillus и грамотрицательные кокки.

Ш этап. Сточные воды из аэротенка подаются во второй отстойник.

Во втором отстойнике происходит осаждение активного  ила. Часть ила из

отстойника вновь  подают в аэротенк, а часть высушивают и используют как

удобрение.

IV этап. Сточные воды подаются на биофильтры. Биофильтры составляют

блок доочистки. Биофильтры – это пленки, расположенные  перпендикулярно

течению жидкости. В них вмонтированы штаммы-деструкторы (разрушители), полученные методом генной инженерии (они насыщены плазмидами и окислительными ферментами). Иногда эти штаммы добавляют в аэротенк (в качестве «закваски»). Однако, в аэротенке эти штаммы нельзя держать постоянно, так как они будут постепенно терять способность к деструкции (штаммы - это всего лишь искусственно созданный организм). В настоящее время в продаже имеются коммерческие «закваски» под фирменными названиями «Термобал», «Липобал», применяемые для окисления жиров. Приблизительная доза этих препаратов: 100 грамм на 1000 кубических метров (м3 ) жидких отходов.

V этап. Хлорирование.  
 

     Ликвидация  газообразных отходов: проводится на колонках с катализатором при температуре – 3000 0С (происходит сжигание отходов до С0 2).

 

Биотехнологическое производство и опасность биообъекта для окружающей среды.

Опасность представляют микроорганизмы.

Контроль в  этом случае предусматривает:

1. герметичность  аппаратуры

2. стерилизацию  ферментера и трубопроводов специальными  веществами, не

разъедающими металл, из которого изготовлена аппаратура.

3. генетические  методы: вставление дефекта в  биообъект, то есть уничтожается ген, обуславливающий образование фермента, синтезирующего какой-либо витамин или аминокислоту – при этом биообъект может размножаться только на определенной питательной среде, но при попадании в окружающую среду, он гибнет ( в окружающей среде нет для него жизненно важных питательных веществ, привычной для него питательной среды).

4. физические  методы, такие как уменьшение  атмосферного давления в ферментере на несколько миллиметров (мм) ртутного столба (рт.ст.). В этом случае при нарушении герметичности не будет происходить выброс продуцента в атмосферу (согласно общим физическим законам разности

давлений).

5. методы, позволяющие обнаруживать так называемые «убежавшие» в

окружающую среду  микроорганизмы. В производственном цехе делают

смывы и в  них опускают зонды. Эти зонды имеют антитела к антигенам

биообъекта, антитела связаны с железом, играющим роль метки. Если в

смывах имеются клетки с антигенами, то они будут прилипать к зонду. 

Продукты  опасные в экологическом  плане

     К продуктам, опасным в экологическом  плане относятся антибиотики.

Почему? Антибиотики  способны влиять на микрофлору цехов  и само

биотехнологическое  производство, если они находятся  в воздухе цехов во

взвешенном состоянии, поэтому в производстве антибиотиков обязательно

применяются правила GMP.

     Помимо  применения в медицине антибиотики  используют в ветеринарии, в животноводстве для увеличения привеса сельскохозяйственных животных, но опыт показывает, что в сельском хозяйстве нельзя применять те же антибиотики, что и для человека, так как к ним будет неизбежно развиваться такое явление как резистентность, то есть невосприимчивость организма к антибиотикам и, как следствие, невозможность проведения лечения этими антибиотиками в случае необходимости. 

     Примечание:

GLP – (Good Laboratory Practice) – хорошая лабораторная практика – правила

организации лабораторных направлений.

GCP – (Good Сlinical Practice) – хорошая клиническая практика – правила

организации клинических  испытаний.

GMP – ( Good Manufacturing Practice) – хорошая производственная практика

– правила организации  производства и контроля качества лекарственных

средств, это  единая система требований к производству и контролю.

Правила GMP – это руководящий, нормативный документ, которому и производство и фирма обязаны подчиняться.