Ученые Пермского Политеха разработали уникальную и абсолютно безотходную технологию производства фосфорного соединения — струвита. Главный секрет их метода кроется в использовании дрожжей. Эти микроорганизмы удивительным образом связывают и полностью удаляют мельчайшие частицы химиката, гарантируя идеальную чистоту воды после производства.
Для всех растений на планете, как для крошечной травинки, так и для огромного дерева, жизненно важны два элемента: азот и фосфор. Азот — как строительный материал для быстрого роста зеленой массы, красивого цвета листьев и общего здоровья растения. Фосфор — его «энергетик», который помогает развивать мощные корни, быстрее цвести и приносить плоды, а также защищает от болезней и стрессов.
В природе растения получают эти элементы из воздуха и разлагающихся остатков (например, навоза). Но когда мы говорим об интенсивном сельском хозяйстве, где нужно собрать много урожая, или о бедных почвах (кислых, песчаных), естественных запасов часто не хватает. К тому же азот и фосфор легко вымываются дождями или поглощаются микроорганизмами. Без дополнительных удобрений достичь высокой урожайности, особенно в сложных климатических условиях (например, на Северо-Западе России), невозможно.
До 50% ценных азота и фосфора вымывается из почвы, а излишки попадают в реки и озера, вызывая их «цветение» (бурный рост водорослей), что приводит к гибели рыбы и ухудшению качества воды.
Сегодня все больше внимания уделяется струвиту. Обратили на него внимание и ученые Пермского Политеха. Причинами тому послужили:
- Экологичность. Струвит производится из сточных вод. Из них извлекают азот и фосфор, тем самым не только создавая удобрение, но и очищая воду. Это отлично вписывается в задачу развития безотходного производства в России в рамках нацпроекта «Экологическое благополучие».
- Эффективность. В отличие от других удобрений, струвит медленно растворяется в почве. Он как бы порциями «отдает» растениям нужные элементы на протяжении всего сезона. Это позволяет усваивать до 90% полезных веществ, что намного больше, чем у обычных удобрений. Урожайность при этом может увеличиться на 30−40%.
- Экономическая выгода: Благодаря высокой эффективности и безотходному производству, струвит выгоден в долгосрочной перспективе, повышая отдачу от сельского хозяйства и снижая нагрузку на экосистемы.
Но как же делают струвит? На самом деле процесс достаточно прост: сточные воды, богатые азотом и фосфором (в виде аммония и фосфатов), поступают в специальный реактор. Туда добавляют раствор с магнием. Эти три элемента — магний, аммоний и фосфат — соединяются и образуют твердые, очень мелкие кристаллы. Это и есть струвит. Они оседают на дно, их отделяют от воды, сушат — и получается готовое удобрение.
«Ахиллесовой пятой» струвита до недавнего времени было то, что его кристаллы очень малы. И хотя большая часть их успешно отделяется, до 1% мельчайших частиц могли проходить через фильтры и оставаться в уже «очищенной» воде. Казалось бы, 1% — это немного, но даже такого количества азота и фосфора достаточно, чтобы вызвать цветение водоемов. Это приводит к массовой гибели водных обитателей, делает воду непригодной для питья и купания. Получается, полностью безотходным процесс не был. Но именно эту последнюю проблему и удалось полностью решить пермским специалистам. Они разработали уникальную, абсолютно безотходную технологию производства струвита. Их методика позволяет убирать остатки струвита из воды с помощью дрожжей. Эти микроорганизмы эффективно связывают и удаляют оставшиеся частицы.
Результат впечатляет: технология позволяет удалять 100% аммонийного азота и 96,7% фосфора, то есть сохранять воду абсолютно чистой, без риска для водоемов.
Эксперты отмечают, что технология снизит затраты на производство удобрений и положительно скажется на продовольственной безопасности. Помимо того, что разработка предотвратит загрязнения водоемов и сохранит их биоразнообразие.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые из Перми разработали альтернативу хлорированию воды.
