Контакт: Staci West - (509) 372-6313, [email protected]
РИЧЛАНД, Вашингтон. Шпинат, возможно, и придал Попаю грубую силу, но ферменты, найденные в зеленых листьях, вскоре можно будет использовать для нейтрализации опасных взрывчатых веществ.
Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики обнаружили, что ферменты нитроредуктазы, обнаруженные в шпинате и других природных соединениях, могут потреблять, переваривать и трансформировать взрывчатые вещества, такие как тротил. Эта новая биотехнология называется экологически безопасным процессом пищеварения (EBDP). Он превращает опасные взрывчатые вещества в малотоксичные побочные продукты, которые могут использоваться в промышленности или далее в безвредные продукты, такие как углекислый газ и вода.
EBDP был протестирован в лаборатории и скоро перейдет к полевым испытаниям. Исследовательский проект осуществляется первый год, и в течение трех лет он получит в общей сложности около 1 миллиона долларов от Министерства обороны, Министерства энергетики и компаний, занимающихся демилитаризацией.
Этот процесс переваривания отвечает острой потребности вооруженных сил США в уничтожении экономически эффективным и безопасным способом почти 500 000 тонн взрывчатых веществ, хранящихся по всей стране.
«Основным риском хранения взрывчатых веществ на любом объекте являются взрывы, потому что они вызывают панику, могут привести к травмам и спровоцировать выброс биологических и химических агентов, хранящихся поблизости», - сказал д-р Маниш М. Шах, руководитель проекта. следователь.
«Задача состоит в том, чтобы иметь процесс, который был бы безопасным, простым в использовании, экологически чистым и предпочтительно мобильным», - сказал Шах. «EBDP очень безопасно уничтожает взрывчатые вещества».
Ферменты - белки, состоящие из аминокислот - являются неотъемлемой частью пищеварения человека в желудке. Но они также являются быстро развивающимся бизнесом. Ферментная промышленность - это рынок стоимостью 1,3 миллиарда долларов, который ежегодно растет на 10-15 процентов.
Ферменты используются в производстве моющих средств в качестве суперочистителей, в производстве напитков для производства глюкозы и в текстильной промышленности для стирки джинсовой ткани. До сих пор ферменты не применялись для нейтрализации опасных взрывчатых веществ.
«Если мы можем использовать ферменты для чистки одежды или приготовления кукурузного сиропа, то нет никаких причин, по которым мы не можем использовать их для уничтожения взрывчатых веществ», - сказал Шах. «Это лучшая альтернатива современным технологиям. Это почти как процесс катализатора».
Процесс осуществляется без открытого сжигания, открытой детонации, огня, высокой температуры, высокого давления или образования побочных токсичных отходов. По словам Шаха, это может заменить нынешние методы сжигания и сжигания взрывчатых веществ, которые являются рискованными и дорогостоящими.
При таком же успехе в полевых условиях, как и в лаборатории, EBDP будет более рентабельным, чем другие методы обезвреживания взрывчатых веществ. Процесс не требует специального оборудования, аппаратного или программного обеспечения и, таким образом, имеет очень низкие капитальные затраты. В результате процесс расщепления ферментов может осуществляться на таких объектах, как военные базы или склады взрывчатых веществ, а не перевозить взрывчатые вещества через всю страну на мусоросжигательные заводы. Этот процесс может быть более энергоэффективным, поскольку он выполняется при комнатной температуре по сравнению с другими методами, требующими нагревания до экстремальных температур.
По словам Шаха, процесс пищеварения будет безопаснее, чем другие альтернативы. Он будет проводиться в резервуаре с водой при атмосферном давлении, что снизит риск взрыва или пожара. Не было бы щелочных растворов, которые можно было бы утилизировать, потому что процесс выполняется при нейтральном pH.
Разнообразие встречающихся в природе ферментов, обнаруженных, например, в шпинате, растениях, грибах, бактериях и пахте, обладают явной реакционной способностью разлагать взрывчатые вещества.
Эти ферменты нитроредуктазы смешивают с буферным раствором и восстановителем, таким как молочная кислота или этанол. В этой смеси восстановитель восстанавливает ферменты. Затем эти восстановленные ферменты дополнительно восстанавливают или переваривают взрывчатые вещества в растворе ферментов в резервуаре для воды. Ферменты начинают свой естественный процесс «поедания» взрывчатых веществ, которые представляют собой нитроароматические соединения. Ферменты продолжают свой естественный процесс переваривания и переработки себя, как и любой другой катализатор. Во время этой переработки ферменты превращают взрывчатку в другое соединение, побочный продукт процесса.
Будущие исследования определят, является ли побочный продукт ферментов менее токсичным. Побочный продукт можно преобразовать для коммерческого использования. На сегодняшний день исследования показывают, что побочный продукт можно использовать в химических процессах, в которых используется химия свободных радикалов. Например, исследователи установили, что ферменты превращают нитробензол в п-аминофенол, который используется в фармацевтической промышленности для изготовления лекарств от головной боли.
Побочный продукт переваривания также может быть полностью переведен в газообразное состояние, такое как аммиак или углекислый газ, посредством второго процесса пищеварения с использованием микроорганизмов.
Pacific Northwest - одна из девяти многопрофильных национальных лабораторий Министерства энергетики США, которые проводят исследования в области окружающей среды, энергетики, здравоохранения и национальной безопасности. Компания Battelle, базирующаяся в Колумбусе, штат Огайо, с 1965 года управляет Тихоокеанским Северо-Западом для Министерства энергетики США.