Új Szó - Vasárnap, 1980. július-december (13. évfolyam, 27-52. szám)
1980-10-26 / 43. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA A HOROGENGYARTAS TAVLATAI ■ ■y intenzív tejtermelő tehenek kivételével valamennyi AL tehén fehérjeszükségletének 20 százaléka — tehenenként és naponként 100 gramm — karbamiddal pótolható. Télen a 3 hónapnál idősebb növendékmarhák fehérjeszükségletének 30 százalékát lehet karbamiddal helyettesíteni (számosállatonként átlagosan naponta 70—80 gramm karbamid). A hízómarhák íehérjeszükségletének pedig 30 százalékát lehet karbamiddal pótolni. A juhok takarmányozásában — 12 kilogramm feletti súlyban — számosállatonként naponta legalább 120 gramm karbamidfelhasz- nálásra lehet számítani. ^ HOGYAN KELETKEZIK A FEHÉRJE? Az utóbbi években érezhetően megnőtt a hidrogén jelentősége, amely fontos vegyipari nyersanyag, és a jövőben energetikai forrásként is számításba jöhet. Ezért a tudományos-műszaki munkahelyeken nagy figyelmet szentelnek a gyártásával és felhasználásával kapcsolatos kérdéseknek, főleg a fosszilis energiahordozók egyre nyomasztóbb hiányával összefüggésben. Eddig a hidrogént csaknem kizárólag vegyipari nyersanyagként használták fel az ammónia, a sósav és a metilalkohol gyártásához, az ásványolaj-termékek raffinálásához (kéntelení- téséhez) stb. Jelenleg mintegy 300 milliárd m3 hidrogént gyártanak évente, ennek körülbelül a felét ammóniagyártásra használják fel a nit- ,rogénművekben. Az ammóniagyártás alapanyaga ■természetesen a víz, amely a hidrogént és az ■oxigént 1:8 arányban tartalmazza. Mivel a víz ■felbontása hidrogénre és oxigénre endotermikus •reakció útján történik, a hidrogén gyártása energiaigényes folyamat, 1 m3 hidrogén előállításához minimálisan 3 kWó energia szükséges. ■Jelenleg a nitrogén gyártásához döntő mérték- ■ben fosszilis energiaforrásokat használnak. A nemes fosszilis tüzelőanyagok (kőolaj, földgáz) állandóan csökkenő készletei arra ösztönözték a kutatókat, hogy keressék, miként lesietne pótolni az említett nemes tüzelőanyagokat ■teljes mértékben szénnel, melyből lényegesen ■nagyobb készletek állnak rendelkezésre. Távlati szempontból azonban ez a megoldás sem lehet ■végleges, hiszen a hatalmas mértékű energetikai és később vegyipari szénfogyasztás aránylag gyorsan ki fogja meríteni ezeket a készleteket is. A fosszilis tüzelőanyagok kimerülése után, amelyek a bennük levő fő elem, a láncalkotásra ■képes szénnek köszönhetően egyes vegyipari .termékek gyártásánál egyelőre pótolhatatlanok, ■felmerül majd egy olyan probléma is, amelynek megoldására eddig még nem került sor. Az, hogy honnan lehet majd nyerni szénhidrogén-tartalmú nyersanyagot a vegyipari termeléshez. Alapjában véve egy új szénforrás kereséséről, és annak olyan anyaggá való átalakításáról van szó, amely a fosszilis tüzelőanyagokhoz hasonlítana, vagyis a szó igazi értelmében szintetikus úton nyert szénhidrogénről. A fosszilis tüzelőanyagokon kívül a természetben a legtöbb szén a széndioxidban és a karbonát-tartalmú kőzetekben, például a mészkőben fordul elő, amelyből hőbontásos eljárással nem nagy probléma a CO2 kinyerése. Itt azonban a négy vegyértékű szén úgy kötődik az oxigénhez, hogy a környezettel szembeni energetikai szintje egyenlő a nullával, s vegyipari felhasználása ebben a formában nem jöhet számításba. A széndioxidot azonban vegyi úton át lehet alakítani más, aktívabb, főleg a vegyipar számára alkalmasabb szenet tartalmazó vegyületekké, például szénmonoxiddá, szénhidrogénné, metilalkohollá stb. Ezek a vegyi átalakítások azonban rendkívül energiaigényesek, éspedig egyrészt a folyamathoz szükséges hidrogén előállítása szempontjából, s maga a művelet is sok hő-, villamos és mechanikus energiát igényel. Ha tehát megoldódna a hidrogén tömeges gyártásának a problémája, akkor a CO2 alapján szintetikus szénhidrogént is lehetne gyártani, amely a kiterjedt! petrolkémiai ipar alapvető nyersanyaga lehetne. Az ilyen célokra történő hidrogéngyártásban döntő szerepet játszik a gazdaságosság. A legegyszerűbb módszer, a víz elektrolízise, amely nem igényel fosszilis tüzelőanyagokat, bizonyára még hosszú ideig igen költséges lesz. Ez azzal függ össze, hogy a magenergia hasznosítása a gőzturbinás úton való áramtermelésre még mindig nagy veszteséggel jár. Ebből a szempontból alkalmasabbnak mutatkoznak azok az eljárások, amelyek csak hőenergia felhasználásra épülnek, éspedig az alacsonyabb, 1000 Celsius- fokig terjedő tartományban, ami ma már hozzáférhető a forróvizes atomreaktorokból. Elméleti síkon már léteznek ilyen megoldások. Olyan többlépcsős eljárásokról van szó, amelyeknél a víz alkotó elemeire, hidrogénre és oxigénre bontódik fel, s a reakcióban szereplő katalizátorok teljesen és rendszeresen visszakerülnek a folyamatba. A hidrogén előállításának ezt a lehetséges módját termokémiai hidrogéngyártásnak nevezték el, s technológiai kifejlesztésének jelenleg nagy figyelmet szentelnek. Az első sikeres javaslatokat 1964-ben és 1966-ban terjesztették elő (Funk és Teintstrom); ez a négylépcsős rendszer vanádium-kloriddal, hidrogén-kloriddal és klórral működik. Azóta számos újabb változatot ajánlottak, amelyek többnyire iparilag nehezen hozzáférhető, vagy korróziónak kevésbé ellent- álló anyagokat használtak fel a reakcióhoz, mint például szelénvegyületeket, ezüstöt, hi- gany-bromidjot stb. A Kentucky Egyetemen számítástechnika segítségével kimutatták, hogy mintegy 700 különböző anyag jöhet számításba az eljáráshoz, amelynek felhasználásával a termokémiai hidrogéngyártásnak körülbelül 2500 változatát tartották lehetségesnek. Az ajánlott folyamatok részletes tanulmányozása alapján megállapítottak néhány törvényszerűséget, amelyek szerint kiválasztották a legmegfelelőbb eljárásokat. Jelenleg körülbelül 30 féle technológiai eljárással folytatnak kísérleteket laboratóriumokban és kistermelési szinten. A termokémiai folyamatok egyik fontos jellemzője, hogy az 1000 °C körüli hőmérsékleten kívül további nyersanyagokat nem igényéinek. A víz hidrogénre és oxigénre való szétbontásának termokémiai eljárásait a jelenlegi időszakban számos munkahelyen kutatják; ezt a munkát a nagybani termeléshez szükséges technológiai berendezések kifejlesztése és gyártása fogja követni, s ezzel párhuzamosan az 1000 °C körüli hőmérsékletet szolgáltató legalkalmasabb atomreaktor építése bizonyára sóik időt vesz még igénybe. A jelenlegi műszaki-gazdasági tanulmányok szerint költséges beruházásokról van szó; ám kétségtelen, hogy ezek az új technológiai eljárások a vegyipar egyik legfontosabb szakágazatát fogják képezni, amely az atomenergiát a fosszilis tüzelőanyagok fő tartalékainak kimerülése után szintetikus energiahordozók gyártására fogja hasznosítani. Bizonyára eljön majd az idő, amikor a vegyipar a mészkőből nyert széndioxid alapján fogja majd gyártani saját petrolkémiai alapanyagát, és sok más ágazat energetikai forrását. VLASTIMIL MÓRÁN A ligha van még egy olyan energiatechnikai eljárás, melynek annyi ellenzője és szószólója lenne mint a biogáz-előállításnak. Az ok abban áll, hogy sok mezőgazdasági termelő az emelkedő olajárak miatt igyekszik saját, lehetőleg független energia-ellátásról gondoskodni. A másik oldalon viszont üzemgazdász szakemberek figyelmeztetnek a biogázelőállítás nagy költségességére. Itt azonban legtöbbször a régi, 1950 körül gyártott berendezéseken alapuló eljárásokhoz nyúlnak vissza. Ezek a nagy munka- és energiaigény miatt már nem tudtak versenyezni a 60-as évek alacsony fűtőolajáraival, ezeket „múzeumba“ helyezték. A biogáz-eljárásnál az állati és növényi hulladékokat folyékony formában, levegőtől és fénytől elzárt helyen, bizonyos hőmérsékleti tartományok fenntartásával me- tángáz-baktériumok bontják le biológiailag (rothasztás). Ekkor anyagcsere-termékként éghető gáz keletkezik, mely elsősorban metánból, kevés széndioxidból, némi hidrogénből és más gázokból tevődik össze. A BIOGÁZRÓL A világon nagyon sokféle biogáz-eljárást alkalmaznak, kezdve a legegyszerűbb, kézzel kezelt kis rothasztó gödrökkel Kínában, Indiában és más ázsiai országokban, a tökéletes, számítógéppel irányított nagyberendezésekig az USA-ban. Ezenkívül a legtöbb modern derítőmű biogáz-eljárással dolgozik. A biogázzal főzhetünk, vizet melegíthetünk, {üthetünk, száríthatunk, hűthe- tttnk és hőszivattyús üzemeket működtethetünk. A sűrített biogáz gépjármű-motorokhoz is alkamazhatő. Így például Svájcban, amely e területen vezető helyet » foglal el, már jár egy autóbusz ezzel az üzemanyaggal. További előnyök: a lebontott bio-trágyaíé alig bűzlik, a nitrogénveszteség csekély. De figyelembe kell venni a számos hátrányt is, legtöbbször a magas építési és műszaki ráfordítást, a ,bon- tótartály fűtéséhez szükséges energiaigényt, figyelembe kell venni a biztonsági előírásokat, valamint a nagy mennyiségű gáz tárolásának problematikáját. Az NSZK-ban különböző helyeken vizsgálják a biogáz-eljárást. Főtényezőként szerepelnek a következők: a saját építésnek és az előre- gyártásnak a lehetősége; megfelelő építőanyag, főként a bontótartály hőszigeteléséhez; energia-gazdaságos fűtőrendszerek alkalmazása, valamint megoldások a gáztároláshoz. (TOP AGRAR) A kérődzők előgyomrában — élő mikroorganizmusok hatására — a szénhidrátok mellett a takarmányban levő fehérjék is nagy részben elbomlanak, s peptideken keresztül aminosavak keletkeznek. Ezek azonban még ammóniára és 'ke to savakra bomlanak. Az így keletkezett ammónia a szervezet számára csak abban az esetben értékesülhet, ha azt a mikroorganizmusok saját testállományuk fehérjéjének szintézisében felhasználják. A mikrobák azután az oltóban és a vékonybélben enzimek hatására megélesztődnek és testfehérjéikből felszívódásra alkalmas amiriősavak keletkeznek. A KAMID A KÉRŐDZŐK IAKARMANVOZASABAN A mikroorganizmusok fehérjeszintézisének nagysága elsősorban az állat nitrogén-ellátásától függ, amely megszabja az előgyomrokban az ammónia keletkezését. Az előgyomrokban kimutattak olyan mikrobákat, amelyek NHü-ból fehérjét képesek szintetizálni. Ezért behatóan vizsgálták a bendőtartalom ammóniatartalma és a proteinszintézis közötti összefüggést, hogy melyik az az optimális ammóniakoncentráció, amelynél a legintenzívebb fehérjefelépítés tapasztalható. MIKOR MÉRGEZŐ A KARBAMID? Az ammónia toxikus termék, amely felszaporodva a folyadékban gátolhatja a sejtek anyagforgalmát, így a ben- döben a mikrobák metabolizmusát, azok növekedését, szaporodását. A feleslegben képződött ammónia ezenkívül az előgyomrok és a bél falán felszívódhat és a májban fokozott mértékben keletkezhet belőle karbamid. Ha a máj karmabidszintetizáló képessége a sok ammónia felszívódása miatt kimerül, a vér ammóniakoncentrációja növekedni kezd és olyan magasra emelkedhet, hogy mérgezőiig hathat a szöveti sejtek, elsősorban az idegsejtek (központi idegrendszer) méta hólizmusára, működésére és az állaton toxikus tünetek (ammóniamérgezés) jelentkezhetnek. Rendkívül fontos tehát, hogy a bendőíolyadékban az ammónia koncentrációja egyensúlyi állapotban legyen keletkezése és a mikrobákban történő proteinszintézis mértéke között. MIÉRT VAN SZÜKSÉG A MELASZRA? Az ammóniából történő fehérjeszintézis energiaigényes folyamat. Ezért amennyiben sok ammóniagén tápanyagot (fehérjéket, NPN-t) adunk, a takarmányban akkor kellő mennyiségű és minőségű energiaforrást, könnyen emészthető szénhidrátot kell etetnünk. Az ammóniából képződő aminosavak értékesülnek a gazdaszervezet anyagforgalmában és belőlük testfehérjék (bús, tej) keletkeznek. Átlagban 17,5 gramm baktérium- fehérje szintéziséhez 100 gramm organikus anyag (főleg szénhidrát) fermentációjából (illőzsirsavak) felszabaduló energia szükséges. Nagy teljesítményű tehenekben nagyobb értéket találunk, ott az arány körülbelül 20:100 (1:5). Az elmondottakból következik, hogy az NPN anyagok felhasználása a kérődzők takarmányozásában nemcsak lehetséges, hanem szükségszerű kötelesség, mert megfelelő és ésszerű alkalmazásuk esetén a takarmányozásban tekintélyes fehérjemegtakarítás érhető el és a kérődzők különleges fehérjeszintetizáló képessége gazdaságosabban kihasználható. Alkalmazásukkal elkerülhető a fehérjehiányos takarmányozáskor fellépő teljesítménycsökkenés, és azokkal fehérjét tudunk a gazdaállat számára pótolni. Általában a takarmányfehérje, illetve az energia 1:7 arányban használható fel. Alkalmazásuk és kihasználásuk akkor a legjobb a kérődzőik takarmányozásában, ha megfelelő energiaellátás mellett hiányos a fehérjebevitel. Fel- használásuk esetén az esetlegesen előforduló mérgezés elkerülhető, ha ügyelünk arra, hogy utilizációjuik a ben- dőben megközelítse a 100 százalékot. Ezért alkalmazásuk előtt gondos elemzés alá kell vetni az addig etetett takarmányok összetételét, főleg fehérjemennyiségét és minőségét. Nagyon kell vigyázni a nagy teljesítményű tehenek esetében, ahol a termeléshez sok nitrogéntartalmú tápanyag szükséges. Itt fehérjeellátásról kell gondoskodni. FONTOS A FOKOZATOSSÄG Az előzőekből következik, hogy sok ikarbamidot csak kellő számú baktérium tud fehérjévé átalakítani, ezér a bendőben a megfelelő speciális baktériumflórának ki kell alakulnia, amihez idő kell. Ezalatt fokozatosan kell a karbamidetetést bevezetni. Régebben több hónapos szoktatást tartottak szükségesnek, ám kiderült, hogy a hét is elegendő. A szoktatási időben 5 napon át 5 grammal, majd 9—10 napon át 10 grammal növelik az adagot. A gyakorlatban jól bevált a megfelelő összetételű adag önetetőből történő etetése. Így az állat napjában több ízben, kicsiny adagokat fogyaszt, mérgezési veszély nélkül. A takarmány fehérjekoncentrációja a karbamidkiegészítéssel együtt se haladja meg a 10—12 százalékot. M. M.
