Hoofdstuk 4 en 5

Stoffen kunnen nooit uit 1 reactie ontstaan. Er komen altijd tussenproducten. Het zou goedkoper zijn om deze tussenproducten weg te kunnen laten. Er wordt veel onderzoek gedaan, om van het batchproces een continu proces te maken. Dit zou goedkoper zijn. Maar dat is nog niet gevonden. Laboratorium -> proeffabriek -> fabriek. (chemische industrie) Genees- bestrijdings- en genotsmiddelen zijn op dezelfde wijze gevonden als indigo. De beginproducten waren vaak uit de natuur. Zo ook de bast van de wilg. Deze bevat een pijnstillende stof. Later werd hier de aspirine van gemaakt. Paragraaf 4.4.

Alexander Fleming ontdekte in 1928 dat al zijn bacteriekweken vol schimmel zaten. Maar “iets” had de bacteriën op afstand gehouden. Deze “bacteriedodende stof” noemde hij penicilline. Sindsdien zijn de ernstige en dodelijke ziektes als longontsteking en syfilis en gonorroe goed te genezen.

Bacteriën worden gekweekt in een petrischaal. (ronde platte glazen schaal met glazen deksel) Op de bodem ligt een laagje voedsel voor de bacteriën: de voedingsbodem. De schimmel produceert een klein beetje penicilline tegen de bacterie. Ze probeerden grotere hoeveelheden te kweken, maar dit lukte niet.

In 1938 werkten de geleerden Florey en Chain in Oxfort aan een bestrijdingsmiddel van infectieziekten. Een laboratorium werd omgebouwd tot een fabriek voor penicillinesap. Toen begon de 2e WO. Er waren weinig middelen. Er werden badkuipen en melkbussen gebruikt. In mei 1940 had Florey ongeveer 100 milligram poeder. Het was onzuivere penicilline. Hij spoor 8 muizen in met een dodelijke ziekte, 4 ervan later met penicilline. Deze bleven leven. Florey ging naar de VS om de regering en industrie hulp te vragen. Na drie jaar onderzoeken en experimenteren produceerde men grotere hoeveelheden. D.m.v. samenwerking met bacteriologen, chemici en technici waren er weinig moeilijkheden. Penicilline redde de eerste patiënt in 1942. Schimmels groeien het beste op vast voedsel. Kan ook wel met een vloeistof, tijdens voortdurend roeren en toevoer van lucht. Tijdens het groeien komt er warmte vrij daarom is koeling nodig. Maken van grote hoeveelheden penicilline: 1: kleine hoeveelheid in een voorkweek tank. 2: de schimmel wordt verder gekweekt in een grotere reactor. 3: de bioreactor (grootste 750 m3) gevuld met voedingsvloeistof en de gekweekte schimmel. Er wordt een schimmel gebruikt die veel penicilline maakt. Je kunt dat bevorderen door te bestralen of in contact brengen met chemicaliën. Blokschema vanaf de bioreactor:

Bioreactor -> filtratie -> extractie -> filtratie -> kristallisatie ->

Kristalfiltratie -> kristalwassing -> kristalfiltratie en droging -> penicilline.

Deze penicilline is een halffabrikaat of grondstof en word verkocht aan de geneesmiddelenindustrie. Deze maken er injectievloeistoffen, tabletten of pillen van. Overal zijn schimmels en bacteriën aanwezig. Alle apparatuur en de benodigde middelen en de werknemers moeten allemaal steriel zijn. Nadelen van penicilline: - sommige mensen kunnen niet tegen penicilline en worden zieker. - Penicilline kan niet tegen zuur. Zuur in de maag maakt het onwerkzaam. - Er zijn ziekteverwekkende bacteriën waartegen penicilline niet werkt. - Penicilline heeft een werkingsspectrum: smal-spectrum maakt maar 1 tot 5 bacteriën dood een breed-spectrum tot ongeveer 50. ook sommige onschadelijke en nuttige.

Doordat sommigen penicilline niet kunnen gebruiken hebben wetenschappers een oplossing verzonnen. 1: met zuivere penicilline een reactie uitvoeren, zodat er net iets anders eruit komt. 2: andere groeistoffen gebruiken, zodat er een andere penicilline ontstaat. Hoofdstuk 5. Ouders wilden vroeger en nu nog in de 3de wereld landen, zoveel mogelijk kinderen. Deze konden dan voor hun oude dag zorgen. Er zijn veel factoren die de regelmatige groei kunnen verstoren. Daarom zijn er 2 soorten groei om te kunnen voorspellen: 1: lineaire groei: bepaalde grootheid groeit steeds met zelfde hoeveelheid. 2: exponentiële groei: toename met een vast percentage. De Britse econoom Thomas Robert Malthus leefde van 1766 tot 1834. Hij was hoogleraar economie en geschiedenis. Hij voorzag het probleem dat de bevolking elke 25 jaar zou verdubbelen en er dus weinig levensvoorzieningen over zouden blijven. Hij raadde mensen aan om later te trouwen en minder kinderen te krijgen. In 1845 brak er in Ierland een jarenlange hongersnood uit, door een aardappelziekte. 1 miljoen Ieren stierf en anderen immigreerden. In Engelse arbeiderswijken ontstond de Engelse ziekte: rachitis: het krom groeien van armen en benen door te weinig zonlicht. Malthus kreeg geen gelijk. Hij had technologische ontwikkelingen en sociale factoren over het hoofd gezien. De CBS houdt zich in Nederland bezig met de registratie gegevens en trekt daaruit een conclusie. Ze verwachten dat in 2035 er 17 miljoen Nederlanders zullen zijn en vanaf dan zal afnemen. Ook omdat meer mensen immigreren dan emigreren, mensen ouder worden. De bevolking groeit nu met 90 miljoen mensen per jaar. Op aarde leven nu ongeveer 6 miljard mensen. De Verenigde Naties houden zich bezig met de voorspellingen over de wereldbevolking. Het Bevolkings Onderzoek Centrum van de Rijksuniversiteit Groningen heeft samen met een internationaal onderzoeksbureau (IIASA) een computerprogramma ontwikkeld om de groei van de wereldbevolking te meten. Ook alle variabelen zijn opgenomen. (sterfte, migratie,vruchtbaarheid) Tellingen kunnen nooit nauwkeurig zijn, omdat er geen rekening wordt gehouden met de ontwikkelingslanden. Niemand weet hoe die zich zullen ontwikkelen. Dr. Sergei Scherbov denkt dat er in 2050 tussen de 8 en 12 miljard mensen zijn. Hij deelt de wereld in, in regio’s om dan het aantal uit te rekenen, omdat het per regio verschilt. Paragraaf 5.2. In 1972 kwamen 50 geleerden bij elkaar in Rome, om een rapport te maken over de onderlinge onafhankelijkheid en wisselwerking van 5 variabelen: 1: Bevolkingsgroei. 2: voedselproductie
3: industrialisatie
4: uitputting van natuurlijke hulpbronnen (olie, water, gas, hout, metaal) 5: milieuvervuiling. Het rapport was bedoeld als een waarschuwing, maar er ontstond een paniekgolf. Mensen dachten dat de aarde zou vergaan. 2 belangrijke conclusies: 1: als de wereldbevolking toeneemt, moet de voedselproductie stijgen, ook industrialisatie en milieuvervuiling stijgen. Hulpbronnen raken uitgeput. De grenzen aan de groei zullen binnen 100 jaar bereikt zijn. 2: als de groei afneemt, kan ieder mens gewoon in de eerste levensbehoeften voorzien.

In het Midden-Oosten bevinden zich de grootste voorraden ruwe olie. Een vat bevat 159 liter olie. Tweederde van de1000 miljoen vaten zit onder het zand van het golfgebied. Saudi-Arabië heeft de meeste, gevolgd door Irak, Iran en Kuwei. Er is ongeveer nog voor 40 jaar aardolie. Er komen steeds andere goedkopere en technischere materialen die schaarse of dure producten vervangen. Zo is koper in telefoonkabels vervangen voor dunnere glasvezelkabels. De Club van Rome maakte ons bewust van de milieuvervuiling. Tegenwoordig is dankzij de actiegroepen de milieuwetgeving ingevoerd. Duurzaamheid betekent dat iets langer blijft. De Club van Rome gebruikte het voor productieprocessen die het milieu niet belasten en de grondstoffen niet uitputten. (vb: elektriciteit uit windmolens en zonnecollectoren) Recycling voorkomt niet alleen veel afvalbergen, maar ook energieverspilling en het opraken van grondstoffen. In 1998 reden er 6 miljoen auto’s met per auto 1,6 personen erin een afstand van 99 miljard kilometers. Dat is 5,6 miljard brandstof. Er wordt nu gezocht naar een duurzame brandstof voor voertuigen. Alcohol uit suikerhoudende landbouwproducten. In Brazilië rijden al veel auto’s op plantenalcohol. Deze komt uit suikerbieten, suikerriet, aardappels, maïs, gerst en tarwe. Het is schoner en goedkoper dan benzine en dieselolie. Alle nieuwe auto’s moeten een driewegkatalysator hebben. Dat is een onderdeel van de uitlaat, dat uitlaatgassen zuivert. Al het verkeer dat door de verbrandingsmotor beweegt veroorzaakt luchtverontreiniging. Motors, tractor schepen, brommers, vliegtuigen, trein enz. de trein vervuilt het minste en de personenauto en motor en brommers het meeste. De groei van schiphol heeft tegen gestelde belangen. Omwoners kunnen slecht slapen van de geluidsoverlast. Milieugroeperingen zeggen vliegen is slecht voor het milieu. Maar economen zeggen dat de 5e baan er wel moet komen. Vliegen is goedkoper omdat over de brandstof geen accijns hoeft worden betaald. Voordelen van openbaar vervoer: 1: spaarzaam in gebruik van ruimte en energie. 2: relatief weinig vervuiling
3: veiligheid is groter. Nadelen openbaar vervoer: 1: slechte aansluitingen
2: lange wachttijden
3: gebrek aan privacy.

In het Midden-Oosten bevinden zich de grootste voorraden ruwe olie. Een vat bevat 159 liter olie. Tweederde van de1000 miljoen vaten zit onder het zand van het golfgebied. Saudi-Arabië heeft de meeste, gevolgd door Irak, Iran en Kuwei. Er is ongeveer nog voor 40 jaar aardolie. Er komen steeds andere goedkopere en technischere materialen die schaarse of dure producten vervangen. Zo is koper in telefoonkabels vervangen voor dunnere glasvezelkabels. De Club van Rome maakte ons bewust van de milieuvervuiling. Tegenwoordig is dankzij de actiegroepen de milieuwetgeving ingevoerd. Duurzaamheid betekent dat iets langer blijft. De Club van Rome gebruikte het voor productieprocessen die het milieu niet belasten en de grondstoffen niet uitputten. (vb: elektriciteit uit windmolens en zonnecollectoren) Recycling voorkomt niet alleen veel afvalbergen, maar ook energieverspilling en het opraken van grondstoffen. In 1998 reden er 6 miljoen auto’s met per auto 1,6 personen erin een afstand van 99 miljard kilometers. Dat is 5,6 miljard brandstof. Er wordt nu gezocht naar een duurzame brandstof voor voertuigen. Alcohol uit suikerhoudende landbouwproducten. In Brazilië rijden al veel auto’s op plantenalcohol. Deze komt uit suikerbieten, suikerriet, aardappels, maïs, gerst en tarwe. Het is schoner en goedkoper dan benzine en dieselolie. Alle nieuwe auto’s moeten een driewegkatalysator hebben. Dat is een onderdeel van de uitlaat, dat uitlaatgassen zuivert. Al het verkeer dat door de verbrandingsmotor beweegt veroorzaakt luchtverontreiniging. Motors, tractor schepen, brommers, vliegtuigen, trein enz. de trein vervuilt het minste en de personenauto en motor en brommers het meeste. De groei van schiphol heeft tegen gestelde belangen. Omwoners kunnen slecht slapen van de geluidsoverlast. Milieugroeperingen zeggen vliegen is slecht voor het milieu. Maar economen zeggen dat de 5e baan er wel moet komen. Vliegen is goedkoper omdat over de brandstof geen accijns hoeft worden betaald. Voordelen van openbaar vervoer: 1: spaarzaam in gebruik van ruimte en energie. 2: relatief weinig vervuiling
3: veiligheid is groter. Nadelen openbaar vervoer: 1: slechte aansluitingen
2: lange wachttijden
3: gebrek aan privacy.

In landen als China en India willen ze alles hebben wat westers is. Daarom is er het tweesporenbeleid: meer rails, betere wegen. Ook in ontwikkelingslanden sporen we aan om rails te leggen. Anders word de milieuvervuiling nog groter. Velen hebben liever een auto voor zichzelf. Paragraaf 5.3 Duizenden jaren geleden kwamen de eerste landbouwers erachter dat je d.m.v landbouw en veeteelt meer voedsel kon verkrijgen dan alleen met jagen en verzamelen. Maar enige tijd later merkten ze ook dat de grond voeding nodig had. De meeste boeren trokken verder naar een ander gebied waar ze het bos platbranden en hun gewassen op verbouwden. Ook kwamen ze erachter dat de mest van hun dieren hielp de grond langer vruchtbaar te houden. En nog later ook gestampte botten en zeewier. In 1600 deed de Vlaamse genees- en scheikundige Van Helmont een proef naar de voeding van planten. Dit deed hij met een wilgentakje in een pot grond. Hij gaf het alleen water. Het duurde 15 jaar. Hij kwam er niet uit!

Koolstofkringloop. Fotosynthese: zonlicht word chemische energie. Nodig: water, koolstofdioxide
Hiervan maakt de plant in de bladgroenkorrels glucose en zuurstof. Reactievergelijking: 6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2 (zie voor verdere uitleg boek blz.: 29/30)

2 eeuwen later moest er een andere oplossing worden gevonden voor de groei van gewassen. Er was te weinig mest en beendermeel en as. De Duitse chemicus Von Liebig in 1830 begon met onderzoeken welke elementen nodig waren voor de groei van planten. Hij zocht de mineralen die ook in mest voorkwamen. Na 10 jaar ging hij een onvruchtbaar gebied bemesten met de delfstoffen: fosfor, kalium en stikstof. Het werd vruchtbaar. Hij ontdekte kunstmest. In de grond zitten veel fosfaten en kaliumzouten, maar minder nitraten. Een vervanger hiervoor is guano (vogelpoep) Tegenwoordig maakt de chemische industrie de nitraten voor kunstmest. Stikstof -> ammoniak -> nitraten.

Omzettingen van stikstof -> nodig: hoge druk of temperaturen. Vb: Bliksem en regen. Stikstofkringloop: Met regen komt N2 op de aarde terecht, planten nemen het nitraat op via hun wortels. Als de planten afsterven zorgen bodembacteriën voor de afbraak van de eiwitten tot nitraten. Een deel word stikstof en komt weer in de lucht.

Bij voedselproductie zijn de belangrijkste onderdelen: de plant en z’n voedsel. De groene revolutie: verhogen van de opbrengst van landbouwgewassen.

Omdat kunstmest duur is, en vooral in ontwikkelingslanden, verkochten arme boeren hun land aan grote boeren. Omdat die wel kunstmest konden betalen en zo meer konden produceren. De arme boeren kwamen vaak bij de rijke boeren in loondienst of vertrokken naar de stad.

Sommige planten kunnen niet zelf stikstof opnemen uit de lucht en worden daarbij geholpen door de Rhizobium bacterie. Deze zit in knobbeltje op de wortels van de plant. Vb van planten: erwten, soja, klaver, lupine. De bacterie zet de stikstof om in nitraten. Onderzoekers proberen om de Rhizobium na te maken, zodat hij ook in andere planten kan werken. Dan word de oogst nog groter en kunnen platen als rijst en tarwe ook op grond groeien waar geen stikstof in zit. De groene revolutie vergroot de opbrengst van de landbouw, maar maakt boeren afhankelijk van kunstmest en bestrijdingsmiddelen. Paragraaf 5.4 Vroeger was er duurzame productie. De boer gebruikte de mest van zijn dieren om de grond waar voer voor de dieren op groeide te bemesten. Nu gaat dat anders. Boeren hebben veel dieren in schuren staan, waardoor er een groot mest overschot is. Boeren hebben niet veel grond meer nodig om voer voor de dieren te produceren, omdat dat in de fabriek word gemaakt. Er komt teveel mest in de grond, wat ook in het oppervlakte water komt en in het grondwater. Dit heet uitspoeling. Dit kost veel geld om de nitraten eruit te halen, om er dan weer drinkwater van te maken.

Mest bestaat 90% uit water. Er is in het Brabantse Oss een fabriek voor neergezet om het water uit de mest te halen en van de mest die overblijft korrels te maken. Maar het was te duur. En de fabriek ging failliet. Te veel kunstmest is ook niet goed, de planten zullen het teveel aan mineralen niet opnemen. Dan krijg je weer uitspoeling.

In 1998 wou de overheid dat de boeren hun veestapel verminderden. Maar dat kost de boeren veel inkomen. Ze zijn door de jaren heen groter geworden, soms ook dankzij de overheid. Door inkrimping zal de concurrentie positie slecht zijn.

Boeren zijn verplicht een mineralenboekhouding bij te houden. Ze willen dat er een evenwicht komt tussen de fosfaten en nitraten die binnenkomen en eruit gaan. Is er een groot verschil tussen inkomend (input) en uitgaand (output) dan krijgt de boer een boete. Ecologisch: zonder gebruik van chemische bestrijdingmiddelen en kunstmes. Geïntegreerd: alle moderne technologie, min mogelijk kunstmest en bestrijdingmiddelen. Biologische boeren werken aan een betere afzetstructuur, lagere prijs voor biologische producten en een efficiëntere bedrijfsvoering.

Om regenwater gewoon weg te laten zakken, moet de boer zorgen dat de grond korrelig blijft. Dus geen stalmest met strootjes. Maar wel compost (verteerde planten) en groenbemesting.

Vele bestrijdingsmiddelen bevatten middelen die het milieu aantasten. En reststoffen die in het grond en drinkwater terecht komen. De overheid wou het gebruik halveren in 9 jaar tijd. Dat is wel redelijk gelukt.

Biologische bestrijding: sluipwespen: injecteren rupsen met eitjes, de larven uit de eitjes eten de rups van binnenuit op. Feromonen: met reukstoffen vangt men de mannelijke insecten, straalt ze in en ze zijn onvruchtbaar.