Презентація на тему: "Роль органічної хімії у розв'язуванні сировинної, енергетичної проблем."

Навколо так багато цікавого

Роль органічної хімії у розв'язуванні сировинної, енергетичної проблем.

Сировинна проблема. Швидкий розвиток промисловості призвів до того, що багато природних сировинних джерел виснажуються й навіть повністю вичерпуються. Нестача багатьох видів природної сировини спричиняє певні виробничі проблеми. Саме невідповідність між природними запасами й потребами споживання створює одну з актуальних проблем усього людства – це проблема збереження та раціонального використання сировини.

Завдання хімії щодо вирішення сировинної проблеми. Основні завдання хімії Створення альтернативної дешевої сировини. Комплексне використання сировинних ресурсів. Багаторазове використання сировини. Використання відходів як сировини

Схема використання деревини в промисловостіВажливою природною сировиною хімічної промисловості є деревина. Деревина Виробництво целюлози та глюкози Виробництво меблів, паперу, вугілля Будівельний матеріал Виробництво пластмас Виробництво оцту, спирту. Виробництво хімічних волокон, каучуку. Як паливо синтез мийних засобів

Комплексне використання сировини полягає в тому, що з одного її виду виробляють різноманітну продукцію Багаторазове використання різних видів сировини грунтується на процесах рециркуляції та регенераціїРециркуляція - Регенерація - багаторазове повне або часткове повернення потоку газів, рідких або твердих речовин у технологічний процес.відновлення попереднього складу й будови, а отже, цінних вихідних властивостей матеріалів або речовин після їх використання.

Доступною та дешевою сировиною є промислові й побутові відходи Альтернативним напрямом отримання дешевої сировини є розробка шельфів, які містять нафту і газ. Метаногідрати - джерело метану. Родовища горючих сланців – сланцевий газ

Роль органічної хімії в розв’язанні сировинної проблеми

Енергетична проблема. Енергетика – основа економічного зростання та розвитку країни. Від енергетичних ресурсів залежить багато промислових процесів, робота установ, медичний і культурних закладів, сільського господарства, транспорту, побутових пристроїв. Хімічна, нафтопереробна, гірничодобувна промисловості також потребують енергії. Лідером серед природних енергоресурсів залишається нафта, хоча важливе місце посідають вугілля, газ, деревина, горючі сланці, торф. Однак, ці енергоресурси швидко виснажуються, обмежуючи використання.

Природні та хімічні джерела енергії

Способи розв’язання енергетичної проблеми. Завданням хімії сьогодення є розробка комплексного енерготехнічного використання паливних ресурсів. Створення індивідуального регульованого опалення в приміщеннях, тому що використання котелень, які подають тепло на відстані, спричиняє втрату теплоти в навколишнє середовище.

Біопаливо – альтеративне пальне з відновлювальних джерел. Біодизельне паливо виготовляють з технічних олій – соняшникової, кукурудзяної, соєвої, ріпакової. Під час виробництва відбувається переестерифікація олії метанолом або етанолом

Схема відновлювальних джерел енергіїВиди відновлювальних джерел енергії«Зелена енергетика»Геліоенергетика Вітроенергетика Геотермальна енергетика. Енергія морів та океанів

Використання сонячних батарей. Сонячну енергетику називають геліоенергетикою. Це значно дешевше джерело енергії порівняно з використанням інших природних енергоресурсів. Хоча виробництво сонячних батарей є фінансово затратне, проте технологічні затрати швидко окупаються.

Енергія вітру. Вітроенергетика – галузь альтернативної енергетики, що спеціалізується на перетворенні кінетичної енергії вітру на електричну за допомогою вітрової турбіни.

Роль органічної хімії в розв’язанні енергетичної проблеми

Продовольча проблема. Одна з найдавніших глобальних проблем людства. Вона зумовлена різними причинами і полягає в нестачі харчових продуктів, що призводить до недоїдання та голоду поміж найменш забезпечених груп населення планети

Органічна хімія. Органічна хімія має широкі можливості, щоб сприяти збільшенню виробництва продовольства у світі. Її продукти стають основою речовин, матеріалів, технологій, використовуваних для підвищення врожайності, збільшення продуктивності в тваринництві, захисту рослин і тварин від захворювань і шкідників, запобіганні псуванню харчових продуктів.

Цілорічне вирощування городини в теплицяхЄ зручні синтетичні матеріали для їхнього будівництва – поліетиленова і поліпропіленові плівки, полікарбонат. Створено полімерну плівку, здатну перетворювати короткохвильове ультрафіолетове випромінювання на довгохвильове червоне. У результаті інтенсифікується фотосинтез, пришвидшується дозрівання, підвищується врожайність

У меліоративних роботах стають у пригоді пластикові труби і шланги для поливу, особливо краплинного зрошення, перфоровані пластмасові труби для дренажу. Використання геотекстилю – матеріалу на основі поліпропілену або поліестеру. Геотекстиль обмежує ріст коренів рослин, запобігає появі бурянів, стійкий до механічних пошкоджень, захищає грунт від ерозії. Протиградові та затінювальні сітки для саду – потрібна умова для отримання якісного врожаю. Гідрофільні полімерні матеріали – гідрогелі – використовують для втримання вологи в грунті та в гідропоніціКомпости – органічні добрива, одержувані в результаті розкладання різних органічних речовин під впливом діяльності мікроорганізмів. Перетворення відходів на компост грунтується на хімічних реакціях

Органічні добрива містять елементи живлення для рослин переважно у формі органічних сполук. До них належать гній, гнойова рідина, компости, компостний торф, тирса, солома, зелене добриво, мул( сапропель) , промислові й господарські відходи ба багато бобових рослин: горох, конюшина, сочевиця, люпин. Використання органічних добрив. Всі вони багаті на нітроген – елемент, що входить до складу молекул амінокислот і білків. Він сприяє розвитку зеленої маси рослин, за участю якої синтезується органічна речовина.

Засоби захисту рослин. Здавна для боротьби зі шкідниками використовували настої лушпиння цибулі, картопляного бадилля, махорки, чистотілу, блекоти чорної, стручкового перцю. Вони містили органічні речовини – ефірні олії, глікозиди, алкалоїди, сапоніни, фітонциди та інші сполуки, які «не до смаку» шкідникам.

Хімічні засоби захисту рослин і тварин - пестициди. Гербіциди – засоби боротьби з бур’янами Зооциди – для боротьби з шкідливими хребетними тваринами Фунгіциди - засоби для знищення грибів та їх спор Інсектициди – отрутохімікати, зо допомогою яких знищують шкідливих комах Бактерициди – засоби, що захищають рослини від збудників хвороб – бактерій.

ДДТ – ефективний пестицид і водночас стійкий органічний забруднювач. Порівняно з ним сучасні пестициди – продукти органічного синтезу – менш шкідливі для довкілля. Проте вважати, що без масового використання пестицидів розв’язати продовольчу проблему неможливо, щонайменше недалекоглядно. Застосовуючи пестициди, важливо дотримуватися норми їхньої витрати. Збільшення норми призводить до накопичення токсичних речовин у продуктах В 2017 році Хілал Елвер, спеціальна доповідачка ООН з питання про право на харчування, констатувала: « Використання більшої кількості пестицидів не має нічого спільного з позбавленням від голоду. За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН (ФАО), нині ми можемо нагодувати 9 мільярдів чоловік. Виробництво невпинно зростає, але проблема полягає в бідності, нерівності та розподілі.

У США 2017 році створили засіб захисту рослин нового принципу дії під назвою Кроп. Коат. Після розбризкування препарат не проникає в листки, не діє на патогенні організми, а створює суцільну плівку мікроскопічної товщини. Цікаво і пізнавально. Плівка нетоксична, вона зміцнює поверхню рослини, включно із листками, стеблом, плодами на насінням. У такий спосіб підвищується стійкість рослини до шкідників та хвороб, знижується потреба в пестицидах. Кроп. Коат

Важливо не лише виростити й зібрати врожай, а й зберегти його. Свіжо зібрані фрукти та овочі вкривають їстівним воском, щоб запобігти втраті споживчих якостей під час транспортування, зберігання та продажу, для запобігання появи цвілі та поліпшення зовнішнього вигляду. Щоб їжа зберігалася довше, використовують консерванти, поміж яких є органічні речовини – оцтова, яблучна, лимонна, молочна кислоти, дифеніл тощо. Полімерні упаковки для харчових продуктів подовжують термін їхнього зберігання. Консерванти

Використання стимуляторів росту. Стимулятори – речовини, які позитивно впливають на ріст та розвиток рослин і тварин. Завдяки виокремленню вченими спеціальних елементів і речовин з бактерій, грибів, торфу, водоростей тощо були створені речовини, що є аналогами фітогормонів. Однак таких препаратів не вистачає. Тому завданням хімії стало знайти способи добування штучних і синтетичних аналогів фітогормонів і біостимуляторів. Добрим стимулятором є відходи кавової гущі, яка може бути субстанцією для вирощування грибів

У тваринництві також використовують продукти органічного синтезу. Використання кормової сечовини (карбамід) у годівлі корів – дає змогу забезпечити оптимальну роботу рубця тварини, у якому відбувається синтез мікроорганізмів. Багато ветеринарних препаратів також містять органічні речовини. Виробництво штучної їжі, також пов’язане з використанням органічних речовин

Хімічна та мікробіологічна промисловості випускають мінеральні й вітамінні добавки, кормові антибіотики, вітамінно-мінеральні концентрати. Для відгодівлі сільськогосподарських тварин і пришвидшення їхнього росту використовують сечовину, солі амонію, синтетичну амоніачну воду. Розроблено карбамідний концентрат, із жому виготовляють гранульований амід. Використання штучних кормів Набувають поширення штучні корми. Забезпечення сільськогосподарських тварин повноцінними білками грунтується на мікробіологічному синтезі з використанням дріжджів і бактерій. Виробництво біомаси мікробіологічним синтезом є основою індустріального виробництва їжі в майбутньому.

Роль органічної хімії в розв’язанні продовольчої проблеми

Хімія як джерело їжі

Дуже поширеними матеріалами є метали та сплави. Проте створення нових матеріалів, які б замінювали їх чи покращували їхні властивості, актуальне для космічної, атомної, хімічної та інших галузей. Створена апаратура стійка до різних агресивних впливів, зокрема хімічних, механічних, термічних, електричних, а часом радіаційних і біологічних. Роль органічної хімії у створенні нових матеріалів. Нафту та продукти її переробки, природний і супутній нафтові гази, вугілля дедалі більше використовують як цінну сировину для створення нових матеріалів. Яскравим прикладом є пластмаси, каучуки, сучасні оздоблювальні , тепло- і звукоізоляційні матеріали.

Завдання органічної хіміїРозроблення технологій з випуску нових безпечних для живої природи речовин Перетворення відходів чи відпрацьованих виробів одних виробництв на цінну та безпечну сировину для інших Винайдення способів знешкодження негативної дії небезпечних речовин Створення спільно з іншими науками унікальних технологій. (Нанотехнології)

Композити Композиційний матеріал, або композит – матеріал, у якому поєднано два або більше компонентів, із кращими властивостями, ніж у кожного з них окремо. Ці матеріали складаються з основи та наповнювачів. Кожний компонент виконує свою функцію: пластична основа є зв’язувальним матеріалом, а наповнювач надає міцності«Алор» (алюмінієва матриця + органічне волокно)

Деревинні композиційні матеріали отримують обробкою натуральної деревини за високих температур під тиском, просочуванням деревини хімічними речовинами або склеюванням. Композити Металокерамічні композити (кермети) отримують пресуванням заготовок із порошків (металів і кераміки) з подальшим її спіканням. Норпласти –композити, основою яких є полімери. Піни – матеріали, наповнені газами. Композити мають високу міцність, пластичність, пружність, зносостійкість.

Створення нових матеріалів. Нові матеріали – один з найважливіших напрямів, що визначають розвиток усіх галузей промисловості, будівництва, медицини та сфери послуг. Якщо матеріали є щаблями в розвитку нашої цивілізації, то нові матеріали – трамплін для стрибка в майбутнє, який змінює наше буття. Створення нових матеріалів на основі органічних речовин – важливе завдання, що стоїть перед дослідниками.

Це композит, виготовлений з надміцного термопластичного волокна з низькотемпературною активованою термопластичною полімерною основою. Braeön – чи не найміцніший з легких або чи не найлегший з міцних матеріалів на землі Стрічка з нього, складена вдвоє, витримує максимальний натяг у 900кг, при цьому маса стрічки 30 метрів завдовжки становить лише 500 грамів. Щоб з’єднати розірвані ланки ланцюга, потрібно зробити петлю з Braeön, але не зав’язувати у вузол, а нагріти місце з’єднання до 60 С. Коли стрічки сплавляться,і, після того як кільце охолоне, його буде практично неможливо розірвати . Пластини з Braeön, нагріті теплим повітрям або водою, набувають будь-якої форми, що дає змогу застосовувати їх у різних ситуаціях

Матеріали органічної електроніки можуть бути біосумісними, прозорими і гнучкими. Їх можна використовувати для створення органічних сонячних батарей, світловипромінювальних діодів (OLED) або транзисторів. Органічна електроніка може стати містком між сучасними комп’ютерами та живими істотами. Органічна електроніка

За прототип було взято особливості будови зубів у кальмарів різних видів. У цих головоногих молюсків розташовані по колу зуби можуть ставати як твердими, так і пластичними залежно від наявності води. Добутий біосинтезом штучний білок, подібний до природного, перетворили на пластик, змішавши його з розчинником. Пластик, здатний розм’якшуватися у воді та тверднути внаслідок висихання. Функціональні барвники. Пофарбовані ними тканини та інші матеріали можуть змінювати колір внаслідок деформування, під дією світла, тепла і води подібно до хамелеонів. Так, Британською компанією The Unseen створено фарбу для волосся, здатну змінювати колір залежно від температури навколишнього середовища. В її основі лежать термохромні пігменти

«Хімія створила свій предмет. Ця творча здатність, подібна мистецтву, докорінно відрізняє хімію від інших природничих і гуманітарних наук» Марселен Бертло. Неодноразово впродовж життя діставатимемо нові підтвердження цього, дивуватимемось новим матеріалам на основі органічних речовин

Роль органічної хімії в створенні нових матеріалів

Чи маєте запитання?