Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №5/2001

НОВОСТИ НАУКИ

 

США: «зацветшие» пруды - топливные заводы будущего

Водород – весьма перспективное топливо, особенно если учесть, что природного газа и нефти на Земле больше не становится. Самое большое достоинство водородного топлива – при его горении образуется только вода и не происходит никакого загрязнения атмосферы. Однако остается проблема его дешевого производства в достаточных количествах. Ответ, кажется, уже есть – сырьем может служить обычная прудовая тина, масса зеленых водорослей, покрывающих водоемы по всему миру. Они вполне способны производить водород из воды и солнечного света.

Ученые смогли найти способ заставить водоросли выделять водород по желанию человека. Дело в том, что зеленые водоросли, одни из древнейших известных человеку растений, способны жить в очень разных условиях.

При существовании в обычных условиях, то есть в окружении воды и света, водоросли фотосинтезируют, как и все прочие растения. Этот процесс переводит воду и углекислый газ под действием энергии солнечного света в кислород и органические соединения, необходимые для жизни растений, и сопровождается поглощением некоторых микроэлементов. Однако когда растение лишено серы и кислорода, оно переключается на другой механизм обмена веществ. В этих условиях основным из побочных результатов их жизни становится водород. В лабораториях Калифорнийского университета в Беркли был поставлен следующий эксперимент. Сначала клетки зеленых водорослей росли в обычных условиях, получая в достаточном количестве кислород, свет и микроэлементы. Водоросли успешно росли, непрерывно размножаясь и наращивая биомассу. После этого их «посадили на диету» без кислорода и серы, заставляя переключиться на альтернативный механизм обмена веществ. Через двадцать часов весь массив водорослей перешел на новый механизм. Газ, выделявшийся из зеленой массы, был собран и подвергнут анализу – это оказался чистый водород.

Производство водорода продолжалось в течение четырех дней, пока не появились признаки истощения водорослей. Затем исследователи опять начали подачу кислорода и микроэлементов в зеленую массу, чтобы дать растениям возможность восстановить свои «продовольственные запасы».

«Таким образом, мы доказали возможность получения топлива из наиболее широко распространенных в природе ресурсов – воды и солнечного света», – сказал Тасиос Мелис (Tasios Melis), руководивший экспериментом.

Один литр зеленой массы дает 3 мл водорода в час. Исследователи полагают, что эффективность газоотдачи может быть повышена как минимум в 100 раз, но еще не готовы экспериментально подтвердить свои предположения.

Водоросли, выращиваемые в небольшом водоеме, могут обеспечить водородом примерно 10 автомобилей, правда, как говорит Мелис: «...я не могу сказать точно, какого размера водоем для этого потребуется».

Синтез водорода в водорослях регулируется особым ферментом гидрогеназой, который разрушает молекулу воды, высвобождая водород под действием солнечного света, однако этот фермент отсутствует у высших растений. Генетики уже намерены попытаться внедрить ген, ответственный за синтез гидрогеназы, в другие растения и, кроме того, попытаться изменить фермент так, чтобы обеспечить синтез водорода даже в присутствии кислорода.

Водороду как топливу давно предрекалось великое будущее. В современных условиях водород и кислород используются как топливо в жидкостных двигателях космических ракет, например в двигателях американского космического челнока «Space Shuttle». Кроме того, водородно-кислородная смесь, несмотря на свою чрезвычайную взрывоопасность, используется в топливных элементах, производящих электричество. Побочным продуктом в обоих случаях является обычная вода. Так же ведутся конструкторские работы по созданию топливных элементов на основе водорода, пригодных к массовому использованию в автомобилях, а в США даже задумываются, как приспособить существующую топливную инфраструктуру – трубопроводы, топливные транспорты и заправочные станции – для работы с водородом.

«Пройдет не менее 20 лет, – говорит Маргарет Манн (Margaret K. Mann) из Национальной лаборатории по возобновляемой энергии, Колорадо, – прежде чем водород займет доминирующую позицию на рынке энергоносителей, однако водород – будущее нации, он обеспечит возобновляемый источник энергии и для транспорта, и для выработки электричества».

В настоящее время водород добывается отделением от природного газа, что делает его отрицательным звеном в энергетическом балансе, так как природный газ добывается в значительных количествах и гораздо дешевле водорода, да и эффективнее в качестве топлива. Однако запасы природного газа не бесконечны, да и забота об окружающей среде вынуждает человечество задуматься о водороде как основном топливе. При сжигании природного газа образуется большое число разнообразных вредных веществ, в первую очередь огромные количества диоксида углерода, который, как считают многие экологи, является первейшей причиной глобального потепления климата Земли. При сжигании же водорода, как уже говорилось выше, образуется только вода, которая не только не является загрязнителем, но и может снова быть залита в тот же пруд с водорослями для получения новых порций водорода.

СПИД в современном мире

В середине 90-х гг. ХХ в. казалось, что уровень заболеваемости СПИДом стабилизировался и даже пошел на убыль. Однако последние данные, опубликованные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) свидетельствуют о том, что ситуация со СПИДом остается очень тревожной.

Хотя количество заболевших в 2000 г. несколько меньше, чем в 1999 г. (5,3 млн и 5,6 млн соответственно), количество умерших от этого заболевания возросло с 2,6 млн до 3 млн человек.

В настоящее время в мире вирусом иммунодефицита инфицировано 36 млн человек. Практически во всех странах мира в прошедшем году было зарегистрировано множество новых случаев инфицирования и развития клинически выраженного заболевания. Наименьшее количество заболеваний отмечено в Западной Европе (30 тыс.) и Северной Америке (45 тыс.). Крайне неблагополучно обстоит дело в Восточной Европе и Центральной Азии, включая Россию и другие республики бывшего СССР. За год здесь зарегистрировано 250 тыс. вновь инфицированных. Всего в этом регионе более 700 тыс. пораженных ВИЧ. Еще более тяжелая ситуация сложилась в Латинской Америке, где насчитывается 1,4 млн ВИЧ-инфицированных и больных СПИДом, и в Южной и Юго-Восточной Азии, где их 5,8 млн.

Но хуже всего обстоит дело на Африканском континенте, особенно в Танзании, Кении, Зимбабве, Уганде и на Берегу Слоновой Кости. Хотя здесь живет не более 10% всего населения Земли, количество вновь инфицированных ВИЧ в 2000 г. составляет 72% от общего числа, и среди них около 600 тыс. детей в возрасте до 15 лет. Для некоторых стран этой зоны эпидемия СПИДа буквально несет угрозу вымирания.

Особенно быстро растет смертность среди ВИЧ-инфицированных женщин – она уже составляет 52% от общей смертности от СПИДа в мире, а в странах Африки этот процент еще выше.

Общее заключение ВОЗ весьма пессимистично: количество ВИЧ-инфицированных и больных СПИДом увеличивается во всех странах, и что особенно тревожно – увеличивается смертность.

В официальном отчете ВОЗ за 1997 г. СПИД значился на седьмом месте среди заболеваний, наиболее часто вызывающих смерть. В 1998 г. он вышел на четвертое место, обогнав туберкулез, хронические неинфекционные заболевания легких и различные кишечные расстройства, занимавшие в 1997 г. соответственно шестое и седьмое места. Сейчас СПИД опережают лишь ишемическая болезнь сердца (инфаркт миокарда), расстройства мозгового кровообращения (мозговые инсульты), и острые инфекционные заболевания нижних дыхательных путей. Эти показатели сохранились и в 1999 г. Таким образом СПИД сейчас занимает четвертое место. Но это в мире, а в Африке СПИД – «убийца номер один».

Каковы же причины столь широкого распространения СПИДа в Африке? По данным экспертов ВОЗ, главный путь распространения СПИДа здесь – это гетеросексуальные половые контакты в семьях и заражение плодов через плаценту при беременности. Таким образом в Африке СПИД стал «бытовой» инфекцией, распространяющейся при обычной семейной жизни. Понятно, что никакие призывы к безопасному сексу здесь не помогут. Они просто не могут быть услышаны и, соответственно, выполнены. Говоря о путях заражения СПИДом в Африке, нужно учитывать и возможность заражения от обезьян при поедании обезьяньего мяса. Трудно оценить роль этого пути инфицирования, но данные о том, что такое явление может иметь место, специалистам известны.

Распространение СПИДа в Азии имеет другие причины. Здесь этому в значительной степени способствуют проституция и наркомания. Наркомания почти всегда сопутствует ВИЧ и в Восточной Европе.

Возможно ли сегодня бороться со СПИДом, этой «чумой двадцатого века»? В настоящее время существуют медикаментозные средства, позволяющие продлить жизнь и снизить смертность больных СПИДом. Это – вещества, подавляющие репродукцию вируса, и ингибиторы клеточных протеаз. В развитых странах применение таких средств позволило снизить смертность от СПИДа. Однако ежегодный курс лечения стоит более 10 тыс. долларов и больным, большинство которых проживает в развивающихся странах, такое лечение недоступно. Для помощи людям в этих регионах создаются международные государственные и общественные фонды, которые ежегодно тратят на эти цели в Африке до 150 млн долларов. Этого явно недостаточно.

В чем же причина того, что в настоящее время распространение СПИДа в мире приняло характер настоящей пандемии. Вероятно, главная – отсутствие эффективных вакцин. Уже давно стало очевидным, что без широкой, а в Африке поголовной, вакцинации со СПИДом не справиться. Здесь можно провести аналогию с оспой или полиомиелитом – трудно представить, что было бы с человечеством, если бы не было вакцин против этих инфекций. Нечто подобное имеет место со СПИДом, который быстро распространяется, не встречая специфического, т.е. обусловленного вакцинами иммунитета. Работа по созданию таких вакцин ведется очень активно, хотя и медленнее, чем хотелось бы – ведь СПИД буквально расползается по планете и до победы над ним еще далеко!

По материалам информационных агенств:

News Battery.ru – аккумулятор новостей; NTR.ru

 

 

Рейтинг@Mail.ru