Живые утилизаторы

В любом месторождении угля находится большое количество метана, рассеянного в угольной массе. За мно­гие миллионы лет под действием геологических факто­ров (давления, сжатия и разрыва пород) метан мигрирует по пласту, заполняя все пустоты, и находится под повышенным давлением. При промышленной эксплуатации место­рождений угля нарушается геологическая плотность пласта, и часто происходят неожида

нные катастрофические выбросы. Выделяясь из трещин и пустот в угле, метан при концентрации от 5 до 16 процентов образует с возду­хом взрывчатую смесь, И тогда достаточно одной искры, чтобы с оглушительным ревом по шахте прокатился огненный смерч, круша все на своем пути.

Метан — газ без цвета и запаха. Как же обнаружить его присутствие в атмосфере подземных выработок и удалить его из шахты?

В старину можно было наблюдать такую картину. Человек, закутанный с ног до головы в мокрую доху, бредет, вдоль забоя по всем подземным закоулкам. В ру­ках у него горящий факел, которым он водит во все стороны, опускает к полу, поднимает к своду. А вокруг и впереди одиноко идущего смельчака подстерегает смерть. Она прячется в черных, тускло поблескивающих пластах угля, медленно сочится по мельчайшим порам и трещинам. Человек должен выявить и обезвредить ее — такова профессия газожега, которая была, пожалуй, одной из самых опасных. Не прогремит взрыв, вернется факель­щик — можно и уголек брать. А часто не возвращался .

Других способов выявить наличие в шахте метана в старину не было. Идти в газожеги людей заставляла нужда. Профессия эта исчезла лишь тогда, когда «индикаторами» стали служить канарейки. Эти птицы, очень чутко реагирующие на недостаток кислорода, за многие годы спасли немало шахтерских жизней. Позднее на смену канарейкам пришла шахтерская бензиновая лам­па: при наличии метана над ее пламенем появлялся голу­боватый ореол.

Пока в лаве орудовали обушком, метана выделялось сравнительно мало. Но появился комбайн, способный ежесуточно давать тысячи тонн угля. При таком разруше­нии пласта газа стало выделяться неизмеримо больше. Коварный невидимый враг подстерегал шахтеров букваль­но за каждым углом. Как же бороться с ним? Самый «ста­рый из новых» способов — дегазация. В угольном пласте бурят скважины и закачивают туда под большим давлени­ем воду с примесями поверхностно-активных веществ. Цель этой операции — расширить трещины и поры в угле и создать новые. Помимо того что облегчается вырубка угля, по трещинам и порам метан активно выходит из пласта. А здесь его уже «ждут» вакуумные насосы, кото­рые отсасывают газ на поверхность. Этим способом можно удалить до 45 процентов метана из угольного пласта. А остальные 55 процентов? Чтобы они не стали причи­ной аварии, ученые перепробовали ряд способов. Но все они оказались малоэффективными. Так, например, автома­тическая система газовой защиты — АГЗ, своевременно обнаруживающая выход метана из пласта, сигнализирую­щая об опасности, не спасает от выброса, не ликвидирует саму опасность. Решение проблемы подсказали . бакте­рии.

Еще в начале нашего века были открыты бактерии, питающиеся метаном в смеси с воздухом. Они охотно поедают метан в любой концентрации, даже в самой взрывоопасной. Разумеется, такое ценное качество не могло остаться незамеченным. И уже в 30-х годах ученые начали думать, как использовать эти бактерии для борьбы с коварным газом. Первые эксперименты были проведе­ны в 1937 году профессором А. Юровским. Но дальней­шей работе помешала война. О бактериях, поедающих метан, вспомнили лишь через 37 лет.

Ученые Московского горного института под руковод­ством члена-корреспондента АН СССР В. Ржевского, докторов технических наук А. Бурчакова, Э. Москаленко, Н. Ножкина разработали микробиологический метод борьбы с метаном и успешно опробовали его в 1974 году на ряде шахт Донецкого бассейна. Технология нового метода достаточно проста.

В угольном пласте бурятся скважины на расстоянии 10 метров друг от друга, и в них нагнетается под давле­нием минерализованный водный раствор — питательная среда вместе с бактериями. Бактерии распространяются по трещинам и порам, где скапливается метан, но к «работе» пока не приступают: для этого им нужен воздух. Он закачивается в скважины непрерывно в течение дли­тельного времени — от пятнадцати суток до полутора месяцев в зависимости от количества газа. И все это время бактерии размножаются и поедают метан. Затем вода откачивается, горные выработки продуваются, и можно вполне безопасно добывать уголь.

Применение этого метода гарантирует ликвидацию всего метана в пластах, подготавливающихся к эксплуата­ции.

Что ж, в биотехнологии, как и в любой новой технологии, никогда не будет гарантии нулевого риска. Просто современные знания позволяют ученым утверждать, что микроорганизмы можно с успехом применять для очистки многострадальной природы от токсичных соединений.

Преимущество микроорганизмов при очистке от нефтепродуктов удалось продемонстрировать в 1989 г., когда танкер «Валдиз» компании «Экссон» наткнулся на риф у побережья Аляски. В море вылилось около 40 тыс. т нефти, загрязнившей 2 тыс. км побережья. Это было самым значительным загрязнением за всю историю США, и произошло оно в одном из самых чистых уголков Земли. Погибли: 1 млн. птиц, 95% тюленей, 75% участков обитания лосося на Аляске были загрязнены.

Ликвидация последствий катастрофы обошлась в 2 млрд. долл. К механической очистке побережья привлекли 11 тыс. рабочих и дорогое оборудование. Параллельно для очистки берега в почву внесли азотное удобрение, способствовавшее развитию природных микробных сообществ. Это в 5 раз ускорило разложение нефти. В итоге загрязнение, последствия которого, по расчетам, сказывались бы и через 10 лет, в основном устранили за 2 года. Затраты на биоочистку не превысили 1 млн. долл.

Однако микробам и самим нужна помощь. Скажем, им предстоит разлагать углеводороды нефти, но для улучшения «аппетита» им не хватает, например, азота, фосфора или кислорода (нефтяная пленка может перекрыть доступ кислорода). Значит, нужно снабдить их тем, чего им недостает: кислородом и влагой, вспахав и полив землю. Используют и биопрепараты на основе микроорганизмов, разлагающих различные углеводороды. Их запахивают в почву или распыляют в виде водных суспензий. Наконец, третий подход, который выглядит наиболее перспективным, – совместное использование растений и микроорганизмов. Растения помогают микроорганизмам, снабжая их корневыми выделениями, содержащими нужные питательные вещества, а микробы, в свою очередь, помогают растениям усваивать те вещества, которые без них растениям усвоить было бы нелегко. Дополнительная работа, как правило, невелика – семена просто опыляют биопрепаратами. На прорастающих семенах начинают развиваться микроорганизмы, и у них гораздо больше шансов обосноваться на корнях растений, чем у конкурентов. Многие растения эффективно аккумулируют тяжелые металлы, «высасывая» их из почвы. Микроорганизмы сделать это не могут, хотя зачастую способствуют поглощению токсинов. Система «микробы – растения» очищает почву и от органики, и от тяжелых металлов. Так очищали почвы и от мышьяка и других токсичных соединений.

 Скачать реферат