Hoofdstuk 5 (biotechnologie) en Hoofdstuk 6 (duurzame ontwikkeling)

5.4 Biotechnologie I -Biotechnologie: (woordenboek) ‘een wetenschappelijke techniek, die gebruik maakt van micro-organismen om een grote variatie van producten te maken’. Micro-organismen zijn organismen, die slechts bestaan uit een of enkele cellen, zoals bacteriën, schimmels en gisten. (klassieke biotechnologie) -(Tegenwoordig) brengt men biotechnologie vaak in verband met genetische manipulatie: het gericht aanbrengen van veranderingen in het erfelijkheidsmateriaal (het DNA) van een levend wezen. Het doel is dan de gevolgen van deze verandering te onderzoeken en/of te gebruiken. Hierbij worden niet alleen micro-organismen gebruikt. We spreken hier over moderne biotechnologie. Genetische manipulatie is een belangrijke techniek in de biotechnologie. In het Engels heet het genietic engeneering. Omdat het woord manipuleren een wat negatieve bijbetekenis kan hebben, wordt deze techniek in het Nederlands genetische modificatie of gentechnologie. -Biotechnologie omvat technieken en productieprocessen waarbij gebruik gemaakt wordt van levende organismen of delen van organismen. -DNA: DNA is het erfelijkheidsmateriaal en bevat alle informatie om een organisme te laten ontwikkelen, groeien en functioneren. De erfelijke eigenschappen van een organisme zijn vastgelegd in het DNA van iedere cel. -De techniek van het overbrengen van een erfelijke eigenschap (een gen) van een organisme naar een ander organisme noemt men recombinant-DNA- technologie. -Genetische modificatie is het veranderen van DNA; daardoor veranderen de erfelijke eigenschappen. -Een organisme waarin een erfelijke eigenschap van een andere soort is ingebracht noemt men een transgeen organisme. -Enzymen (eiwitmoleculen) versnellen de chemische reacties in cellen van levende organismen. -stremmen: om kaas te maken moet de melk eerst stremmen, d.w.z. dik en vast gemaakt worden. Dit gebeurt met het enzym rennine (chimosine) dat uit de lebmagen van geslachte kalveren komt. - micro-organisme: een organisme, dat slechts bestaat uit een of enkele cellen, bijv. Een bacterie, schimmel of gist. - gen-technologie: het gericht aanbrengen van veranderingen in het DNA van een levend wezen met als doel het gevolg van deze verandering te onderzoeken - transgeen organisme: een organisme waarin een erfelijke eigenschap van een andere soort is ingebracht. - Enzym: een eiwitmolecuul, dat een chemische reactie in een cel versnelt. - Kreupel micro-organisme: een verzwakt micro-organisme, dat buiten de gunstige omstandigheden in een fermentor niet in leven kan blijven. 5.5 Biotechnologie II - recombinant-DNA-techniek: een gunstige eigenschap kan ingebracht worden in het DNA van een plant. Maar belangrijker is het feit dat men geode egenschappen van verschillende (planten) soorten kan combineren. - Transgeen: transgene planten, dat zijn planten waarbij door zogenaamde genetische modificatie een vreemd gen is ingebracht. Het verbouwen van genetische gemodificeerde planten die immuun zijn voor ziekten of insecten, kan leiden tot een grotere oogst en minder gebruik van bestrijdingsmiddelen. Een voordeel kan ook liggen in een meer efficiënte verwerking. - vaccin: bevatten een ziekteverwekker, waarvan het gen dat de ziekte opwekt is uitgeschakeld. Die via recombinant-DNA-techniek ontwikkeld zijn. Met DNA-onderzoek kan een diagnose gemaakt worden. Er kan worden vastgesteld of een ziekte dan wel afwijking aanwezig is. - in-vitro fertilisatie: reageerbuisbevruchting - DNA-diagnostiek: het besturen van iemands DNA om na te gaan of iemand een bepaalde aanleg wel of niet heeft. - Kloon: Klonen zijn individuen met precies hetzelfde erfelijke materiaal (DNA) - Gentherapie: Het kunstmatig inbrengen van een gen in het DNA van de mens, met als doel een slecht werkend gen te vervangen of een ontbrekend gen in te brengen. - Eugenetica: het onderzoek naar factoren waardoor de erfelijke eigenschappen van het menselijk ras verbeterd zouden kunnen worden; onder andere het selecteren van nakomelingen op gewenste erfelijke eigenschappen. - Ethiek: ethiek gaat over wat goed en kwaad is, over wat men in het algemeen geoorloofd vindt, over wat in het algemeen geaccepteerd wordt.
5.6 Nieuwe stoffen en materialen *Noem 3 redenen om onderzoek te doen naar nieuwe stoffen: -nieuwe geneesmiddelen -grondstoffen voor bestaande materialen kunnen op raken -vervanging van materialen. - vezels: zijn dunne draadjes en vormen de grondstof voor kleding. - polymeren: dit zijn zeer grote moleculen, die tot vezels gesponnen kunnen worden. Belangrijke synthetische vezels voor kleding zijn polyester, nylon en polyacrylonitril. - Filamenten: lange draden uit een stuk te krijgen. + Het productieproces van kleding: vezels -> draad -> weefsel -> kleding - vezelprofiel: vezelprofielen laten in een oogopslag de gunstige eigenschappen en de beperkingen van bepaalde vezels zien. - Microvezels: hebben een lineaire dichtheid van 1 dtex of minder en worden veel toegepast in sportkleding. Ze zorgen voor een zachte soepele stof. Door de zeer fijne filamenten dicht te weven, wordt het materiaal winddicht. 5.7 Op grote schaal * Waarom grootschalige productie? -kostprijzen zijn lager -betere beheersbaarheid -voor sommige producten zijn de ontwikkelingskosten en de investeringen zo hoof, dat dit alleen maar loont bij grootschalige productie. - biodegradeerbaar plastic: biologisch afbreekbare kunststoffen. Zo’n afbreekbare kunststof moet verwerkt kunnen wordden in zeer uiteenlopende eindproducten. - proeffabriek: eerst wordt een schema gemaakt voor de grootschalig bereiding van de sof. Voor iedere stap in het proces zoekt men de beste oplossing. Vervolgens test men het gehele proces in een kleine proeffabriek. * bijzondere aandachtspunten zijn: -energiebalans: als sommige stappen van het proces energie opleveren, dan is het efficient om de energie elders te benutten. -veiligheid -keuze van de apparatuur: de fabriek moet jarenlang, dag in dag uit, dezelfde sof produceren. Dit stelt hoge eisen aan de materialen waaruit de fabriek gebouwd wordt. -afvalstromen: het productieproces moet schoon zijn en mag geen afvalstoffen opleveren, die slecht zijn voor de omgeving. -optimalisatie: Al de hierboven genoemde factoren worden meegwogen om tot een proces te komen met de hoogste opbrengsten en de laagste kosten. Men noemt dit optimalisatie. -sensoren: apparaatjes die belangrijke grootheden zoals temperatuur, druk en de massastroom (flow) meten en de meetwaarden doorgeven - procesindustrie: in de procesindustrie zet men grondstoffen om in eindproducten door scheikundige bewerking. - Processchema: een uitwerking van een proces - Interne recycling: binnen de fabriek afval recycling - Optimalisatie: hoge opbrengsten en lage kosten - Sensor: meetapparaat - Polymeer: lange keten moleculen - Biodegradeerbaar: natuurlijk afbreekbaar. DUURZAME ONTWIKKELING HOOFDSTUK 6 6.2 Bevolkingsgroei en voedselproductie - geboortecijfers: het aantal geboorten per vrouw. - Verzilting: Door de lage waterafvoer en hoge verdamping blijft veel zout in de bodem achter. Gewassen als rijst en tarwe kunnen daar niet goed tegen. Op beelden, gemaakt door satellieten, si te zien dat in deze landen de verzilting zich uitbreidt. - Winderosie: de wind krijgt vrij spel en blaast als het ware een dunne, vruchtbare laag grond als stof van de Aarde af. Een groot deel van dit vruchtbare stof daalt op andere plaatsen neer. - Watererosie: op hellingen van heuvels kan bij ontbreken van begroeing, water de vruchtbare bovenlaag losweken. Door deze watererosie komt veel Aarde via de rivieren in zee terecht. - Exportsubsidie: door exportsubsidies waren de verbouwers van graan, wijn, enz. in staat hun producten overal in de wereld aan te bieden tegen lage prijzen. - Verwaarlozing van de landbouw: doordat ontwikkelingslanden tegen deze lage prijs van niet konden produceren t.o.v. landen m.b.v. exportsubsidies, heeft tot gevolg dat mensen in ontwikkelingslanden hun bedrijven wel konden sluiten omdat ze failliet waren. + hoe kan men de productie verhogen: -kunstmest gebruiken, op het juiste moment, op de juiste plaats en in de juiste hoeveelheid. -de geïntegreerde bestrijding: het spuiten van bestrijdingsmiddelen wanneer insecten het meest kwetsbaar zijn. - Genetische modificatie: door genetische modificatie lukt het gewassen bestand te maken tegen schimmels. 6.3 Uitputting - hulpbronnen: energie, water, grondstoffen, landbouwgrond, planten en dieren. - Uitputting: niet-vernieuwbare bronnen raken op. Fossiel stoffen zijn daarom praktisch niet-vernieuwbaar. - Biomassa: bio-energie winning. Zo kunnen koolzaaad en rietsuiker ook motorbrandstoffen geven (bio-diesel en alcohol). Voor de verwarming van huizen, kassen en bedrijfruimtes behoren de volgende alternatieven tot de mogelijkheden: -zonnecollectoren: die water direct voorverwarmen. -warm water dat met behulp van een pomp vanaf een grote diepte omhoog gaat, een gebouw verwarmt en weer teruggaat. -warmtekrachtkoppeling: bij de productie van elektrische energie ontstaat warmt. Vroeger wer daar niets mee gedaan. Nu gaat vanaf elektriciteitscentrales warm water door pijpen naar huizen en kassen. Elektrische energie kan op een aantal manieren worden opgewekt: -zonnecellen (foto-voltaïsche cellen): kan in Ned. Tegen een redelijke kostprijs elektrische energie gemaakt worden. -waterkracht: denk maar aan stuwdammen. Die zijn ervoor om elektriciteit op te wekken. -windmolens: leveren in windig Ned. Een welkom aandeel. - alliages: metalen, gemengd met andere stoffen, vormen verbindingen. - Substitutie: vervangers te zoeken voor andere producten. 6.4 Het versterkt broeikaseffect - traag systeem: Om de temperatuurstijging tegen te gaan is veel haast bij omdat de Aarde met haar klimaat een zogenaamd over tientallen jaren de effecten. Daarom wordt eerst een speurtocht naar mogelijke oorzaken van de temperatuur stijging ondernomen. - Versterkt broeikaseffect: broeikasgassen als koolstofdioxide, methaan en nog enkele andere gassen absorberen voor een groot deel de energie die de Aarde uitstraalt. Daardoor ontstaat het broeikaseffect: de atmosfeer en de Aarde eronder krijgen een iets hogere temperatuur. - Poep: poep van herkauwers is goed voor 15% van de wereldproductie aan methaan. - Buffer: De oceanen doen dients als een buffer (opslagvat) voor koolstofdioxide. De toevoer van koolstofdioxide naar de atmosfeer wordt daarmee afgeremd.