Проблема нехватки продовольствия актуальна во многих частях мира, особенно в Африке, где более 300 миллионов человек регулярно голодают. Теперь исследователи из Марокко, используя Канадский источник синхротронного излучения (CLS) в Университете Саскачевана, разработали способ производства удобрений из местных африканских горных пород, что поможет фермерам удешевить и увеличить производство продовольственных культур.
Почвы Центральной Африки (преимущественно ферраллитные и оксисоли) формируются в условиях влажных тропиков. Из-за обильных дождей и высоких температур органические вещества в них разлагаются стремительно, а питательные элементы интенсивно вымываются. Эти почвы бедны органикой, а также калием, фосфором и кальцием, и часто страдают от повышенной кислотности. Поэтому фермерам необходимы удобрения для обеспечения растений важными макроэлементами, такими как калий, который укрепляет способность растений поглощать воду, повышает устойчивость к болезням и увеличивает урожайность.
Большая часть традиционных калийных удобрений производится из подземных месторождений древних испарившихся морей (сильвинит, карналлит. В этом и заключается проблема Африки: такие морские калийные отложения сосредоточены в основном в России, Канаде и Германии, из-за чего африканским странам приходится дорого импортировать удобрения, а цепочка поставок может быть подвергнута сбоям.
Абделлатиф Эльгали, профессор Политехнического университета имени Мохаммеда VI в Бенгерире, Марокко, и его коллеги нашли способ превратить местные богатые калием сиенитовые породы в более дешевое альтернативное удобрение.
«У нас много силикатов калия, таких как полевые шпаты, которые содержат значительную концентрацию калия. Но проблема в том, что они имеют очень прочную кристаллическую структуру, поэтому они не обеспечат достаточного количества калия для поддержания жизнедеятельности растений», — говорит Абделлатиф Эльгали.
Команда разработала гидротермальный процесс преобразования горных пород в форму, позволяющую им высвобождать калий. Они измельчили породы, чтобы увеличить доступную площадь поверхности, добавили воду и щелочные или кислые агенты, а затем нагрели смесь до температуры чуть ниже 200 ° C, чтобы перевести минералы из нерастворимого состояния в растворимое.
При замачивании в воде модифицированные камни первоначально быстро высвобождали калий и кальций, а затем продолжали высвобождать минералы медленнее с течением времени, а также другие питательные вещества, полезные для почвы и здоровья растений, включая кремний и магний.
Лабораторные исследования показали, что полученный продукт показывает высокую эффективность на тестах с соей и кукурузой, сопоставимую со стандартным хлоридом калия (MOP), но при этом он экологичнее, так как не загрязняет почву хлором и не повышает ее засоленность. При запекании сиенита использовалась щелочная гидротермальная обработка (с добавлением извести/оксида кальция, CaO), а не соединений хлора.
«На основании результатов химического выщелачивания и агрономических испытаний можно сделать вывод, что да, это может сработать. Центр синхротронного излучения (CLS) сыграл решающую роль в понимании того, как химическая и термическая обработка высвобождают калий и позволяют растениям его усваивать. Базовые лабораторные методы не дали нам достаточно информации о механизме. Команда использовала очень яркий синхротронный свет в CLS для проведения детального анализа модифицированных пород», — сказал Эльгали. Результаты опубликованы в журнале Minerals Engineering.
Следующие шаги включают проведение более масштабных полевых испытаний, чтобы убедиться в эффективности нового удобрения в промышленных масштабах, а также доработку процесса для обеспечения его простоты и экономической целесообразности в производстве.
Эльгали сказал, что наибольшая польза от этого проекта заключается в возможности использовать свой научный опыт для улучшения жизни людей в Африке и во всем мире: «Иногда влияние достигается не за счет статей, цифр или цитирований. Настоящее влияние — это социальное влияние. Если вы можете изменить чью-то жизнь, это и есть то настоящее влияние, к которому мы должны стремиться, занимаясь наукой».
Источник: Canadian Light Source. Автор: Брайан Оуэнс.
