Биоэнергетика, биологиялық энергетика — тірі организмдердегі энергияның бір түрден екінші түрге айналу заңдылықтарының молекулалық негіздерін және механизмін зерттейтін ғылым. Биоэнергетика биологиялық тіршілік құбылыстарын энергетиклық тұрғыдан талдайды, бұл үшін физика және химия ғылымдар әдістерін пайдаланады. Биоэнергетиканың зерттеулері, негізінен, термодинамика заңдылықтарына сүйенгенмен, Биоэнергетика мен анорганиклық заттардың энергетикасы арасында айырмашылық бар. Клеткада болатын процесстер біркелкі температурада, көлемде және қысым жағдайында өтеді, сондықтан да организмдегі жылу бірден айналысқа түспейді. Эволюциялық даму нәтижесінде организмдерде бос энергияны жылуға айналдырмай, бір түрден екінші түрге тікелей айналдыру қасиеті пайда болды.
Адам өмірінің салалық жақсаруы адам санының ӛсуі айнала қоршаған биожүйе мен биосфера мүмкіндігін шектейді. Ғылыми деректерге сүйенсек дүниежүзілік биосфера мен экожүйенің мүмкіндігі жер бетінде 7-8млрд адамға жеткілікті. ЮНЕСКО деректеріне сүйенсек биосфера моделі тұрғысынан жер бетінің тұрғындары 6 млрдқа жетуі критикалық деңгей болып есептелсе, табиғи ресурстар ӛзінің даму тұрақтылығын жоғалту сатысында болады. Дүние жүзіндегі демографиялық жағдайдың даму тенденциясы дағдарыс жағдайына, экологиялық кризиске, соның ішінде «мусор кризисіне» тікелей жол ашуда. Сондықтан, ӛндіріс пен тұрмыстық қалдықтардың ӛсуі сен оны екінші реттік шикізат ретінде пайдалану – бүгінгі таңдағы экологиялық кӛкейкесті мәселелердің бірі. Тұрмыстық заттардың қатты қалдықтары- қолданылу қасиетін жойған мүліктер, олар тұрмыстық пайдалану қалдықтарының негізін құрайды. Жылына мусор кӛлемі жӛнінен 3 % артуда. ТМД елдері бойынша тұрмыстық қатты қалдықтар жылына 100 млн. тонна болса оның ¼ бӛлігі Қазақстанның меншігіне тиісті екен. Қазақстанда жылына 3,8 млрд. тоннаға жуық қалдықтар шығарылады. Оның орта есеппен 10 % -- 15 % қайта ӛңдеуден ӛтеді. Ӛндірістік қалдықтардың 35 % қайта ӛңделсе, тұрмыстық заттардың қатты қалдықтарының тек 3-4% ғана ӛңделеді. Негізінен қалдықтар свалкаға апарылып тасталады, қоқыс тастау кӛздерінің саны Қазақстанда 11мыңға жуық. Ондағы қалдықтар 82 млрд. тоннаға дейін жетеді. Тұрмыстық қатты заттар қалдықтарының кӛлемі мен құрамы сан түрлі және ол елді мекен мен аймақтың ерекшеліктеріне ғана емес, жыл мезгіліне т.б. кӛптеген факторларға байланысты. Кӛп елдерде тұрмыстық қатты қалдықтарды жоюдың негізгі жолы-ӛртеу, одан сиректеу қолданылатын әдіс- аэробты және анаэробты ферменттер кӛмегімен ӛңдеу жатады. Тұрмыстық қатты қалдықтарды бұл әдістерді қолданып, қайта ӛңдеу мүмкіндігі қалдықтардың морфологиялық құрамына (70-80% органикалық жанатын және биоыдырайтын фракция болғандықтан) тікелей тәуелді . Тұрмыстық заттардың қатты қалдықтары қала мен елді мекендер үшін экологиялық зиянды фактордың, халықтың санитарлық жағдайы мен қоғамдық гигиенаның маңызды кӛрсеткіші. Тұрмыстық қалдықтарды жою әдістері ішінде бірінші орын қатты заттар сақтау полигоны еншісіне тиеді, себебі қалдықтардың тек 10% ғана ӛртеледі. Осы орайда баса айта кететін жайт, халық арасында егер қалдықтар зарарсыздандырылып кӛмілсе, зиянсыз деген сияқты кӛзқарастар қалыптасқан. Шындығында қалдық полигондары баяу әсер ететін мина деуге болады, ол ондаған жылдар бойы қоршаған ортаға әсер етіп, тұрғындарға зор мӛлшерде әрі экологиялық әрі әлеуметтік зиянын тигізеді. Қалдықтардың табиғи ыдырауы аса ұзақ уақытқа созылады. Мысалы: қағаз қалдығы ӛздігінен ыдырауға 2-10жыл, консер қалбырына-90жыл, полиэтилен пакет-200жыл, әйнектің ыдырауына 1000 жыл қажет. Бұл бағыттағы авторлар жұмыстарына сүйенсек атты зат қалдықтары жинақталған полигон тек жер бетін ластап қана қоймай, жер асты сулары мен тереңдігі 20м дейінгі топырақты да ластайды екен [2,3]. Соның ішінде су құрамында Fe, Ba, Cr, P, Ti, Ni Cl иондары мен аммоний және нитрат иондары рұхсат етілген шектік концентрация (ПДК) 2-ден 100ПДК жеткен. Осыдан басқа ластаушы компоненттерге: Co, W, Mo, V, Zr, Pb, Bi, Zn, Li, Sr және т.б. жатады. Бұл элементтермен ластанған су- тірі организм үшін зиянды. Сонымен қатар табиғи ортаны қоқыстан бӛлінген биогаздар-метан, кӛмірқышқыл газы, синтез-газ ластайды. Олардың мӛлшері санитарлық норманы әлденеше есе артып кетіп, адамға зиянын тигізеді. Қоқыстағы қалдықтардың биологиялық ыдырауы мен химиялық тотығуы кӛп мӛлшерде жылу бӛле отырып кейде ӛздігінен тұтануға әкеледі. Тұрмыстық қатты қалдықтарды жою жолдарының бірі- органикалық тыңайтқыш компостқа айналдыру болса, екінші бір бағыты- айналмалы цилиндр барабандар (диаметрі 4 метр, ұзындығы 30-60 метр) кӛмегімен биологиялық қайта ӛңдеу. Процесс адамнан толық оқшауланған жағдайда ӛтеді. Бұл әдістің ең қиындық тудыратын сатысы ТҚҚ сорттап, алдын ала ӛңдеуден ӛткізу. Себебі біздің елімізде халықтан тұрмыстық қалдықтарды алдын ала іріктеп, таза қалдықтарды бӛлек жинайтын орын ескерілмеген, осының нәтижесінде ТҚҚ іріктейтін, екіншілік шикізатты: пленка, қағаз, түсті және қара металды, шыныны бӛліп, тазалайтын қосымша завод салудың қажеттігі туындайды. Ӛкінішке орай тұрғындардың экологиялық мәдениеті тӛмендігінен тұрмыстық қалдықтар контейнерлеріне сыр, люминисценциялық лампалар, батереялар т.б. ауыр металдар қалдығымен ластайтын заттар тасталады. Ол биологиялық қайта ӛңдеу ӛнімдерінің ластануына әкеледі. Осыны ескере отырып ТҚҚ екіншілік шикізатқа ауыстырудың жаңа әдісін ұсынамыз. Ұсынылатын әдістің негізі – органикалық қалдықтарды агрегаттық күйіне қарай іріктей отырып, кӛптеген технологиялық ӛңдеу сатыларын жүргізу. Қатты органикалық қоқыстар кальций оксиді кӛмегімен кальций карбидіне айналады. Сұйық және газ тәрізді қалдықтар ацетилин түзілуінен ӛзгеше жағдайда T>=500°C и P>=0,2МПа кальций карбидінен ӛткізіледі де кейін алынған ӛнімдер сеперация (бӛлу) конденсация (буға айналдырып қайта суыту арқылы тазалау) кӛмегімен синтетикалық мұнай ӛнімдеріне айналады. Бұл шешімінің жаңалығы – жоғарыда кӛрсетілген химиялықтехнологиялық процестер сатыларын тізбектей жүзеге асыра отырып, қалдықтарды бағалы энергетикалық шикізатқа (алдымен кальций карбидіне кейін мұнай ӛнімдері кӛмірсутектеріне) айналдыру. Бұл кезде қалдықтарды жою шамамен 90%-ға дейін жетеді. Күтілетін ғылыми нәтижелер біздің карбидті гидратациялау жӛніндегі ұғымымызға түзетулер енгізеді. Әдетте, кальций карбиді сумен әрекеттескенде мектеп оқушыларына дейін ацетилен түзілетінін біледі. Ацетилин тұрақсыз газ, 500°C дейін қыздырылған ацетилин оттегі қатысынсыз да жарылады, ал T>500°C и P>=0,2МПа жағдайында ацетилен түзіліп үлгермей, судың қатысында одан әрі әрекеттесіп кетеді. Бұл процесті схема түрінде келесі түрде кӛрсетуге болады:
CaC2+H2O →CaO+CH4(газ)
CaC2+H2O→CaO+CH3(газдыконденсат) CaC2+H2O→CaO+2CH2(мұнай)
CaC2+H2O→CaO+C(графит)+Н2
Осылайша суды жоғарыда кӛрсетілген ӛнімдердің біріне айналдыруға болатындығын ғалымдар тәжірибе арқылы дәлелдеген. Бұл әдістің ерекшелігі- де экономикалық тиімділігі. Сондай-ақ экологиялық апат аймақтарына да қолдануға болатындығы: яғни, ауаға таралған органикалық қалдықтарды ӛңдеу арқылы мұнайдан алынатын кӛмірсутектерге айналдыруға болатындығында. Ӛңдеу схемасы: минералды заттар мен металдардан тазартылған органикалық қатты қалдықтар кальций карбидіне айналып, әрі қарай газ тәрізді және сұйық улы заттарды жоюға қолданылады. Әдістің тиімділігі - энергия шығынының тиімділігі онда қолданылатын кӛмірдің орнына мусордың құрамындағы кӛміртек атомы қосылыстары қолданылады; - СаС2 гидролиздеуге органикалық заттарға бай тұрмыстық қалдықтар қолданылады, ол ӛнім бірлігіне шаққандағы CaC2 шығынын азайтады; - ұсынылып отырған ӛңдеу тәсілі, қалдықтарды тек тұрмыстық қалдықтарды жоюды оңайлатып қана қоймай, мұнайдан алынатын кӛмірсутектер алуға болады, бұл энергетикалық ресурстарды үнемдеуге мүмкіндік береді; - экологиялық және экономикалық жағынан тиімді. Осы айтылғандарды ескере отырып тұрмыстық қатты қалдықтар мәселесін шешуге біздің ұсыныстарымыз:
1) Тұрмыстық қалдықтардың барлығын бірге емес бӛлек-бӛлек жинауға мүмкіндік беретін контейнерлер қойылса;
2) Құрамында органикалық қосылыстары бар тұрмыстық заттар қалдығын жоғарыдағы әдіспен ӛңдейтін шағын заводтар тұрғызылса; 3) Осы заводтан алынған ӛнімді автокӛліктерге жанар май ретінде пайдаланса.
https://www.kazatk.kz/material/nauka/vestnik2/306-308.pdf
