Биоэнергетика бойынша тапсырма

Ұсынылып отырған тақырып бойынша елімізде мен білетін биообъектілер арқылы алынатын биоэнергетика саласының бірнеше түрлері бар. Оларды шешу жолында негізгі бағытталған жұмыстар жүргізіледі: Біріншіден, рекомбинантты өндірістік S. cerevisiae штамдары негізінде биоэтанол алу технологиясын құрастыру. Бұл міндетті жүзеге асыру үшін ксилозоредуктаза (XR, EC 1.1.1.307), ксилитолдегидрогеназа (XDH, EC 1.1.1.B19) және ксилулокиназа (XK, EC 2.7.1.17) гендерін  коэкспрессиялаушы рекомбинантты өндірістік S. cerevisiae штамдары конструкцияланып, XR, XDH және XK гендері ендірілген конструкцияланған рекомбинантты өндірістік штаммдары, сондай-ақ алдын ала құрастылған экзо-1,4-β-гликозидаза, эндо-1,4-β-глюконаза, 1,4-β-гликозидаза және целлодекстриндердің мембраналық тасымалдағышы гендері енгізілген S. cerevisiae өнеркәсіптік штамдары көмегімен өңделген бидай сабанын этанолға биоконверсиялау жағдайы оңтайландырылады.

Екінші міндет микробалдырлардың белсенді штамдары негізінде биодизель өндіру технологиясын әзірлеуге бағытталған. Осы мақсатта Алматы және Шығыс Қазақстан облыстары су экосистемасынан алгологиялық және бактериологиялық таза протококтық, вольвокстық, колониальды жасыл және диатомей микробалдырлар дақылдары бөлінетін болады. Микробалдырлар дақылдары биомасса өнімділігі мен липидті құрамы бойынша іріктеледі. Липидтердің хроматографиялық талдануынан кейін микробалдырлардың ең белсенді штамдары таңдалып, дақылдану жағдайлары мен липидті бөліп алу әдістері оңтайландырылады. Содан кейін белсенді микробалдырлар штамдары негізінде биодизельдік отын алу технологиясы құрастырылады.

Қазіргі таңда әлемдік энергияның 90%-дан астамы жанғыш қазбалармен қамтамасыз етіледі. Шетелдік энергетикадағы мұнай мен газ қорының азаюына байланысты Энергияның жаңартылатын көздері (ЭЖК) негізінде алынатын энергия тасымалдау үлесінің артуы болжануда. ЭЖК жеке секторларының қимасында 33,8 миллиард долларды алатын күн энергиясы көшбасшы болып отыр, одан кейінгі орынды 15,5 миллиард долларды құрайтын жел энергиясы, 3,5 миллиард долларды алатын шағын жел энергиясы және 2  миллиард долларды құрайтын биомассаға тиесілі. Осыған қарамастан, биоотын транспорттық (биоэтанол, биобутанол, биодизель, сутегі) және коммуналдық секторда (биогаз) кеңінен қолданылады.

Әлемдік энергетиканың статистикалық шолуына сәйкес, Қазақстандағы мұнай қоры 30 млрд. баррель немесе 3,8 млрд.тонна есебінде, ал газ қоры 1,3 трлн куб. м есебінде тұр, бұл  тиісінше әлемдік қордың 1,8%-ын және  0,7%-ын құрайды. Осы уақытқа дейін көптеген себептерге байланысты, ең алдымен  дәстүрлі  энергетикалық шикізаттың үлкен қорына байланысты, Қазақстанның энергетикалық саясатында жаңартылған энергия көздерін пайдалану мәселелеріне аз көңіл аударылды. Соңғы жылдары бұл жағдай өзгере бастады. Президент Нұрсұлтан Назарбаев өзінің халыққа жолдауында:  «Екінші және кезекті бесжылдықта мобильдік мультимедиялық наноғарыштық технологиялар саласын, роботты техниканы, гендік инженерияны, энергияның жаңа түрлерінің ашылуын негіздеу қажет» (2014 ж, ҚР президентінің жолдауы) деген болатын. Халықаралық көрме бюросының Бас Ассамблеясының 52-ші шешімі бойынша, Қазақстан елордасында EXPO-2017  көрмесі өтті. Көрме тақырыбы – «Болашақ энергиясы». Қазақстандағы  өндіруші қуат құрылымындағы энергияның баламалы көздерін, биоэнергетиканы пайдалану  үлесін 11%-ға дейін  арттыру жоспарлануда. Қазақстан Республикасы пайдалы органикалық отын қорының және жаңартылатын ресурстардың айтарлықтай мөлшеріне ие.

Бүгінде отын этанолы биотехнологиялық түрде өндіріледі. Дегенмен, қазіргі таңға дейін өнеркәсіптік этанолды алу үшін қант құрағынан жасалатын қантты ашыту арқылы алынатын шикізат немесе қант қызылшасы, жүгері крахмалы немесе азық-түлік дақылдары қолданылады. Дегенмен, мұндай ауылшаруашылық дақылдарды отын этанолын өндіру үшін кең масштабта шикізат ретінде қолдану өте қымбат. Өсімдік биомассасы  ашыту әдісімен жанғыш этанолды өндіру үшін тартымды және бастапқы өнім болып табылады, себебі ол жаңартылады және төмен бағада оның көп көлемін алуға болады [1]. Одан басқа әлемдік азық-түліктік дағдарыс қаупінде бұл стратегия Қазақстан үшін тиімді емес, себебі ол азық-түлік тапшылығының одан әрі артуына және ауыл-шаруашылық өнімдерді ұтымсыз пайдалануға алып келеді. Дегенмен,  жүгері бағасы өте арзан АҚШ-тың өзінде  отын этанолы өндірісінің табыстылығын сақтау мемлекеттік субсидияларды талап етеді [2], ал этанол мұнай өнімдерінің баға бәсекелестігін құрауы үшін отын этанолының бағасын одан әрі түсіру қажет.