Прикладные аспекты использования биотехнологических методов утилизации отходов

Цель курса – развитие компетенций, необходимых для применения биотехнологических методов переработки отходов для предотвращения загрязнение окружающей среды
Обучающиеся получают знания и практические навыки применения классических и перспективных технологий контроля и управления загрязнением окружающей среды и экологических технологий с особым акцентом на биологические факторы.
Курс обучает созданию, управлению и реализации научных и прикладных проектов биоремедиации и биовосстановления; созданию новых биологических водоочистных сооружений и комплексов для переработки твердых отходов, внедрению специализированного контроля по очистке воды и биодеградации широкого спектра загрязняющих веществ, управлению процессами детоксикации, осаждения и седиментации воды путем применения высокоэффективных биотехнологических подходов.
По результатам прохождения курса обучающиеся могут представить обзор важных экологических биотехнологий, участвующих в биотрансформации загрязняющих веществ и производстве энергии.
Курс основан на активных методах обучения, включая проблемное обучение и видеолекции. Обучающиеся осваивают  основные термины, современные подходы и методы оценки экологических рисков, связанных с управлением отходами. Теоретическая часть курса включает лекции и упражнения по расчету и ранжированию рисков, оказываемых предприятиями на окружающую среду, с использованием данных мониторинга.  
 

Состав курса: видеолекции, видеопрезентации, опросы, тестирование, выполнение практических заданий. Практические работы представлены в виде тетстовых заданий по материалам лекций, расчетных заданий с вариантами ответов, заданий для групповой работы и индивидуальных эссе.  Оценочные мероприятия по лекционному материалу в формате теста и практических заданий проводятся еженедельно.

1. Тихонов, Г.П. Основы биотехнологии : методические рекомендации / Г.П. Тихонов, И.А. Минаева ; Министерство транспорта Российской Федерации, Московская государственная академия водного транспорта. -Москва : Альтаир : МГАВТ, 2009. -133 с.: табл., схем., ил. -Библиогр. в кн. ; То же [Электронный ресурс]. -URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=430056  
2. Сироткин, А.С. Теоретические основы биотехнологии : учебно-методическое пособие / А.С. Сироткин, В.Б. Жукова ; Федеральное агентство по образованию, Казанский государственный технологический 1-64ЭБСЭБСуниверситет. -Казань : КГТУ, 2010. -87 с. : ил., схемы, табл. -Библ. в кн. -ISBN 978-5-7882-0906-7 ; То же [Электронный ресурс]. -URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=2705603.
3. Рябкова, Г.В. Biotechnology: (Биотехнология) : учебно-методическое пособие / Г.В. Рябкова ; Министерство образования и науки России, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет», Кафедра «Иностранные языки в профессиональной коммуникации». -Казань : Издательство КНИТУ, 2012. -152 с. : ил. -Библиогр. в кн. -ISBN 978-5-7882-1327-9 ; То же [Электронный ресурс]. -URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=270250 
4.  Прикладная экобиотехнология. В 2 т. [Текст] : учебное пособие для вузов. Т. 1 / [А. Е. Кузнецов [и др.]. - 2-е изд. - Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 629 с. 
5.  Прикладная экобиотехнология. В 2 т. [Текст] : учебное пособие для вузов. Т. 2 / [А. Е. Кузнецов [и др.]. - 2-е изд. - Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 485 с. 
6. Кузнецов, А.Е. Прикладная экобиотехнология : учебное пособие. Т.1 [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова, С.В. Лушников. — Электрон. дан. — М. : "Лаборатория знаний" (ранее "БИНОМ. Лаборатория знаний"), 2012. — 638 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/8793 
7. Образовательный сайт College.ru по экологии - http://www.есology.ru
8. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации - http://www.mnr.gov.ru/mnr
9. Каталог экологических сайтов- http://ecologysite.ru

Для лучшего понимания необходимы знания основных биохимических и микробиологических принципов минимизации или устранения экологических проблем а также понимание роли микроорганизмов в возникновении экологических проблем. Также может потребоваться понимание сущности биогеохимических циклов и их роли в процессах десульфуризации угля и сырой нефти, биокоррозии, выщелачивания минералов (например, урана, меди и железа) и компостирования.

Неделя 1: Основы экологической биотехнологии
Лекция 1.1. Введение. Прикладные аспекты экологической биотехнологии
Лекция 1.2: Производство и основные загрязнители окружающей среды
Лекция 1.3: Биогеохимические циклы
Лекция 1.4: Микроорганизмы как структурная единица биотехнологических процессов
Неделя 2. Микроорганизмы в экологической биотехнологии
Лекция 2.1: Общая характеристика микроорганизмов, важных для биотехнологических процессов: бактерии
Лекция 2.2: Общая характеристика микроорганизмов, важных для биотехнологических процессов: водоросли
Лекция 2.3: Общая характеристика микроорганизмов, важных для биотехнологических процессов: простейшие
Лекция 2.4. Основы клеточного метаболизма
Неделя 3. Основные биотехнологические установки
Лекция 3.1 Биологические реакторы для очистки сточных вод
Лекция 3.2. Биологическое удаление азота. Процессы нитрификации и денитрификации
Лекция 3.3. Биологическое удаление фосфора
Лекция 3.4. Анаэробное сбраживание твердых отходов. Аэробное компостирование органических отходов.
Неделя 4. Технологии биоремедиации загрязненных сред 
Лекция 4.1. Основные органические загрязнители и пестициды. 
Лекция 4.2. Аэробное и анаэробное разложение пестицидов. 
Лекция 4.3. Механизмы биологической деградации. Кометаболизм первого типа
Лекция 4.4. Механизмы биологической деградации. Кометаболизм второго типа
Неделя 5. Биоремедиация
Лекция 5.1: Биоремедиация. Предмет, характеристика основных направлений биоремедиации.
Лекция 5.2. Виды биоремедиации. Естественная биоремедиация.
Лекция 5.3. Усиленная биоремедиация. Биостимуляция, примеры биостимуляции
Промежуточная аттестация
Неделя 6. Биоудобрения и биопестициды.
Лекция 6.1. Органические удобрения. Предмет изучения, основные характеристики, преимущества и недостатки.
Лекция 6.2. Биопестициды. Основные примеры, преимущества и недостатки.
Лекция 6.3. Почвенные микроорганизмы. Типы их взаимоотношений.
Лекция 6.4 Почвенные микроэлементы. Регуляция фосфора в бактериях.
Лекция 6.5. Стратегии уничтожения патогенных бактерий с помощью биопестицидов. Использование бактерий стрептомицетов.
Неделя 7. Биоиндикация
Лекция 7.1. Предмет и методы биоиндикации. Характеристика активного ила. Флокула
Лекция 7.2. Макроскопия обитателей активного ила.  
Лекция 7.3. Микроскопия микробиоты. Типы микроскопических наблюдений.
Лекция 7.4. Простейшие как биоиндикаторы
Лекция 7.5. Нитчатые бактерии как биоиндикаторы.
Экзамен
 

РО-1 Знание на уровне представлений

• РО-1.1 Законодательные и нормативно-правовые основы экологически безопасного обращения с отходами производства и потребления в сфере биотехнологических методов обработки отходов

РО-2 Умения теоретические

• РО-2.1 Владение навыками применения классических и самых современных технологий контроля и управления ресурсами окружающей среды и экологических технологий с особым вниманием к роли биологического фактора;
• РО-2.2 Организация инфраструктуры экологически безопасного биотехнологического обезвреживания и переработки отходов производства и потребления

РО-3 Умения практические

• РО-3.1 Создание новых биологических проектов на водоочистных сооружениях и комплексах для твердых отходов, 
• РО-3.2 Внедрение специализированного контроля по очистке воды и биодеградации широкого спектра загрязняющих веществ, управление процессами детоксикации, осаждения и седиментации воды путем применения высокоэффективных биотехнологических подходов.

18.04.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии (магистратура)

• КК-1.4. Оценивает результаты собственной деятельности, соотносит способы и средства выполнения деятельности с её целью
  • Знания: экологических аспектов биотехнологии: способов оценки результатов проделанной работы
  • Умения: диалог, используя оценочные суждения в ситуациях официального и неофициального общения;
  •  критически анализировать полученную информацию и представлять результаты исследований. умение применить полученные знания и навыки для отстаивания своей точки зрения 
  • Навыки: ведение дискуссии по узкой тематике; проведение анализа результатов научных исследований
• ПК-2.3 Проводит обоснование расчетов экологических рисков с целью прогнозирования воздействия хозяйственной деятельности организации на окружающую среду 
  • Знания: основ экологической биотехнологии, биоремедиации и биотестирования для проведения оценки экологических рисков;
  • Умения: демонстрировать базовые представления об экологической биотехнологии, применять их на практике, осваивать и обосновывать результаты расчетов экологических рисков, прогнозировать негативное воздействие на окружающую среду; умение планировать научные исследования и работать в команде
  • Навыки: организация и проведение научно-исследовательской работы по экобиотехнологии