Азотные бактерии

Природа в своих утонченных формах биологической химии скрывает от нашего взора многие процессы. Например, как получают азот те растения, что не произрастают на искусственно удобряемых участках? Оказывается, существенную роль здесь играют азотные бактерии.

Оказывается, существенную роль здесь на Земле играют азотные бактерии

Азотом из атмосферы растения питаться не могут – такие выводы давали результаты многочисленных опытов ботаников. Но, так продолжалось до тех пор, пока русский ученый М С Воронин в конце 19 века не открыл замечательную особенность строения бобовых растений. На корешках гороха, клевера, вики и других растений этого семейства находятся небольшие клубеньки, в которых, по исследованию ученого, живут особые азотные бактерии, получившие вскоре название "клубеньковых". Эти азотные бактерии оказались способными связывать атмосферный азот и перерабатывать его в различные азотные соединения. Вскоре подобные азотные бактерии обнаружили и в свободном виде в почве.

Оказалось, питаться атмосферным азотом могут не только бобовые, но и другие растения! Правда, азотфиксирующие ферменты у многих растений просто подавлены, поэтому, их нужно расшатать, активизировать. В первую очередь это задача генной инженерии.

Азотные бактерии с поразительной легкостью добывают азот прямо из воздуха и связывают его с водородом, получая аммиак. Ученым удалось расшифровать механизм реакции в живой природе и открыть главное орудие азотных бактерий – фермент нитрогеназу. Изучение биологической реакции фиксации азота из воздуха показало, что активными центрами ферментов могут быть только ионы молибдена, а в некоторых случаях ванадия. Эти металлы и выбрали для попытки смоделировать природный процесс в лаборатории.

В волнах Мирового океана содержится примерно 130 млрд. т чистого азота! Простой подсчет, и оказывается: океан может легко обеспечить потребность в соединениях азота более чем на 5 тысячелетий! Можно ли по образу и подобию азотных бактерий построить настоящие фабрики для получения аммиака? Добывают же из рудничных стоков и подземных вод некоторые металлы, например медь.

Технологически это можем выглядеть следующим образом. Морскую воду пропускают через фильтры из ионообменных смол, которые концентрируют нитрат-ионы. Затем те вымываются растворами солей кальция, натрия или аммония. В результате сразу получаются кальциевая, натриевая или аммонийная селитры, разумеется, после выпаривания растворов.

Инструменты