Проблемы фиксации азота Выполнил: ст. гр. МТБ 02 -17 -01 Шейко Е. А. Проверил: Зав. кафедрой БТМП проф. , д-р хим. наук Зорин В. В.
Азот - важный компонент всех живых клеток
Существует два способа обеспечения растений азотным питанием: химический (внесение азотных удобрений) биологический (фиксация молекулярного азота живыми организмами)
Химический способ Габера - Боша В промышленности NH 3 получают при взаимодействии Н 2 и N 2 между собой : Условия синтеза • • Установка для синтеза аммиака T=450 – 500 °С P = 15 – 100 МПа катализатор – металлическое железо с добавками Al 2 O 3, K 2 O cинтез продукта осуществляется по способу многократной циркуляции
Биологический способ Существует три группы азотфиксирующих микроорганизмов: Свободноживущие ØНефотосинтезирующие облигатно анаэробные бактерии. Проживают в почвах и разлагающихся веществах растительного происхождения (Clostridium), также некоторые метаногены способны фиксировать азот в кишечнике животных. ØФакультативные анаэробы. К ним относятся: Klebsiella pneumonia, Paenibacillus Polymyxa, Bacillus macerans и Escherichia Intermedia. ØНефотосинтезирующие аэробные бактерии: Azotobacter, Beijerinckia и Derxia. ØФотосинтезирующие бактерии: Chromatium, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum. Также относятся цианобактерии (Anabaena cylindrica и Nostoc communa). ØСвободноживущие хемосинтезирующие бактерии (Desulfovibrio. ) Ассоциативные К ним относятся микроорганизмы, находящиеся в тесной связи с растениями и использующие их выделения как источник органического вещества, например Azotobacter и сахарный тростник. Симбиотические ØВиды бактерий, вступающие в симбиоз с растениями семейства бобовых. Поступающий кислород связывается с белком леггемоглобином в корневых клубеньках и транспортируется в клетку в количестве, необходимого для дыхания. К таким микроорганизмам относятся представители рода Rhizobium. ØВиды бактерий, вступающих в симбиоз с двудольными растениями (Frankia). ØСимбиотические цианобактерии. Некоторые виды связываются с грибами, лишайниками и папоротниками (Anabaena).
Как же это делают бактерии? Основной инструмент, с помощью которого бактерии фиксируют азот, – это специальный фермент, т. е. белок, действующий как катализатор, его называют нитрогеназой. Нитрогеназный комплекс состоит из белковых компонентов двух типов: – белок 1 – молибдоферредоксин (Мо – Fe – протеин), или собственно нитрогеназа; – белок 2 – азоферредоксин, или редуктазный компонент (Fe – белок) Восстановление молекулярного азота до NH 3 идет в три этапа по схеме:
Превращение азота в аммиак
Этапы «заражения» корня на примере Rhizobium
Производственный процесс Стадии: • культивирование бактерий на производственных качалках в колбах или в ферментерах; • выделение конечного продукта • подготовка носителя(фасовка и стерилизация субстрата, внесение добавок)или тары для жидкой препаративной формы( стерилизация емкостей); • инокуляция носителя.
Фиксация азота по-новому
Выводы Химический способ: дорогостоящий; жесткие условия; ухудшает экологическую обстановку. Биологический способ: малая известность процесса; низкая скорость протекания процесса. Нанотехнологический способ: низкая эффективность; дорогостоящий.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Проблемы фиксации азота Выполнил ст гр МТБ 02
проблемы фиксации азота.pptx