Роль хімії у розв’язанні продовольчої проблеми

Роль хімії у розв’язанні  продовольчої проблеми.

    Населення нашої планети зростає.Це означає, що сьогодні слід замислитися над тим, як забезпечити населення Землі харчуванням в майбутньому. Розрахунки вчених приводять до висновку, що проблему можна вирішити, якщо за найближчі 40-50 р. світова продукція зросте в 3-4 рази. Подібний приріст можливо буде здійснено в тому разі, якщо відбудеться «зелена революція» - різкий підйом сільського господарства, насамперед у країнах, з урахуванням впровадження всіх досягнень сучасної науки, зокрема хімії. Модернізоване сільське господарство, з допомогою своїх могутніх спільниць – хімії і біології – легко зможе прогодувати більше 7 млрд. чоловік. У вирішенні продовольчої проблеми у глобальному масштабі в основному наголошується на збільшенні виробництва рослинної і тваринної їжі природнього походження. Збільшення обсягу виробництва їжі природнього виробництва, на думку фахівців, буде досягатися за рахунок створення сприятливих умов розмноження і росту рослин і тварин. Наприклад, застосування добрив, стимуляторів, штучних кормів для сільськогосподарських тварин, засобів захисту рослин та тварин, введення у практику харчування нових продуктів, видобутих в океані тощо.

     Почнемо з  добрив. Без них неможна уявити  сучасне сільське господарство. Одним з головних елементів,  що вводяться у грунт у складі  мінеральних добрив, є азот. Якщо  водень, кисень, вуглець доставляється  рослинам з вуглекислим газом,  то азот потрапляє у рослини  через кореневу систему. Тому  виробництво азотних добрив –  це одна з наймогутніших галузей  хімічної промисловості сьогоднішнього  дня. Велику частину їх отримують  з аміаку, який синтезують з  водню й азоту у присутності  каталізаторів за нормальної  температури від  400 до 500^оС і високому тиску  (від 20 до 30 МПа: 3Н₂+N₂=2NH₃-112кДж).

     Зараз сільському  господарству потрібні величезні  кількості азотних добрив: аміаку  і виготовлених із нього сульфату, карбонату і нітрату амонію. Аміак  – це саме концентроване азотне  добриво (містить понад 80% азоту). Вихідними речовинами його синтезу  є аміак і вуглекислий газ. 

     Великі втрати  врожаю пов’язані з шкідниками  і хворобами сільськогосподарських  рослин. Гине приблизно одна третина  врожаю. Якщо відмовитися від  використання хімічних засобів  захисту рослин, ця частка подвоїться. Для 3 тис. видів культурних  рослин відомі близько 30 тис.  збудників хвороб. Через захворювання  рослин люди втрачають 10-15% врожаю  ще до того, як його буде  зібрано. Спільний вплив хвороб, шкідників та бур’янів забирають  від врожаю від 25 до 40%. Від 5 до 25% продукції сільського господарства  втрачається при перевезенні  і зберіганні. Через це сумарні  втрати врожаю, перш ніж він  потрапить до споживачів, складають  у різних країнах до 50%.

     З 1947 по 1980р.  споживання пестицидів за кордоном  зросла у 10-20 раз, відмовитися  від яких неможливо. Попри все  їх застосування постійно росте.  Використовувати пестициди потрібно  обережно. Разом з їжею вони  можуть потрапити до організму  людини. Їх розсіювання у природі  має негативний вплив на природні  екосистеми. І це породжує перед  хіміками складні завдання. Перше  завдання – розробка методів  контролю вмісту пестицидів в  їжі. Друге завдання – вдосконалення  пестицидів, які вимивалися б  із полів у річки та інші  природні екосистеми і взагалі  не завдавали б шкоди навколишньому  середовищу. Крім комах, значну  частину врожаю знищують чи  псують бактерії, віруси, гриби. Робота  зі створення сучасних хімічних  засобів захисту від них ще  лише розгортається. Тепер у  багатьох лабораторіях світу  отримують системні фунгіциди,  тобто засоби боротьби з грибковими  захворюваннями рослин.

Однією з головних складових  частин загальної проблеми забезпечення їжею зростаючого населення земної кулі є проблема повноцінного білка  в їжі. Рослинний білок, як правило, містить лише дуже невелика кількість  амінокислот, у тому числі так  званих незамінних (аргінін, валін, лізин  та ін), тобто таких, які не синтезуються в організмі людини або синтезуються зі швидкістю, недостатньою для потреб жизнидеятельности організму. Значить, вони повинні надходити в достатній  кількості з їжею, що містить всі  потрібні амінокислоти. Такий їжею може бути тваринний білок.

     У тваринництві  все більшої ваги набувають  штучні, виготовлені на спеціальних  заводах, корми. Проте за розширених  масштабів тваринництва і збільшенні  попиту на продукцію самих  джерел білка може невистачити,  тому хіміки та біологи вже  почали шукати шляхи заміни  таких кормів. Шлях забезпечення  сільськогосподарських тварин повноцінними  білками ґрунтується на його  мікробіологічному синтезі з  допомогою дріжджів і бактерій. Одержання біомаси шляхом мікробіологічного  синтезу – це основа індустріального  виробництва їжі у майбутньому.  Сировиною можуть бути різноманітні  речовини, зокрема рослинні відходи.  Оскільки мікробіологічний синтез  відбувається на заводах, виробництво  білка у такий спосіб не  вимагає ні великих орних площ  землі, ні сприятливих погодних  умов. Воно йде рівномірно  і  безупинно, піддається механізації  і автоматизації. Поки отримувана  біомаса застосовується лише  як корм тваринам. Щоб використовувати  її у ролі їжі для людей,  потрібно вирішити ряд проблем.  Головна проблема – ретельна  перевірка цього продукту на  нешкідливість, відсутність побічних  наслідків тривалого вживання.

Крім мікробіологічного  синтезу білків, методами біотехнології  в даний час отримують вітаміни, антибіотики, гормональні препарати, ензими, деякі біополімери, інсектициди, барвники для харчових продуктів  і т.д.