Исследование осуществлено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
С каждым годом растет производство и потребление традиционных минеральных удобрений. Однако примерно 50% из них вымывается из почвы уже при первых поливах. Это приводит к двум основным проблемам: во-первых, фермерам приходится чаще вносить удобрения, что увеличивает их затраты. Во-вторых, содержащиеся в удобрениях азот и фосфор после вымывания попадают в водоемы, где в высоких концентрациях могут вызывать загрязнение, способствовать цветению воды и даже приводить к гибели экосистем.
Новое удобрение на основе струвита, разработанное учеными Пермского Политеха в сотрудничестве со старшеклассниками Политехнической школы, эффективно справляется с этими задачами благодаря медленному высвобождению питательных веществ и добавлению компонентов, улучшающих их усвоение.
– Удобрение состоит из трех полезных частей. Минеральная часть включает струвит – это природный минерал, который содержит магний, азот и фосфор – крайне важные элементы для роста растений. Органическая часть – торф, он содержит гуминовые вещества – они также полезны и улучшают почву. И, наконец, биологическая часть – это полезные бактерии, – рассказывает Илья Белянин, участник проекта, ученик 11 класса Политехнической школы.
Продукт создан в двух версиях, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики.
– В первом типе удобрения мы используем азотфиксирующие бактерии, которые помогают растениям усваивать азот из воздуха. Во втором варианте в состав входят уже такие микроорганизмы, которые делают фосфор в почве более доступным, а также добавляется четвертый компонент – минерал цеолит. Вот чем объясняется его введение: торф хорошо связывает гранулы, но его нужно много, чтобы удобрение не рассыпалось, а цеолит уменьшает количество торфа, но зато помогает сохранить прочность гранул. Это важно, если растениям нужно больше минералов, чем органики. Кроме того, цеолит улучшает почву – разрыхляет ее и связывает вредные вещества, например, тяжелые металлы, – дополняет Елена Шергина, наставница учеников по проекту, студентка 2 курса магистратуры факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий ПНИПУ.
Новое удобрение отличается от традиционных также и методом производства.
– Обычные технологии производства струвита требуют избытка химикатов, при этом выход целевого вещества, которое реально получилось в процессе производства, находится на уровне 80-90%, а полученный струвит плохо растворяется. Мы изготавливаем свое удобрение по модифицированной технологии, ранее разработанной в Пермском Политехе. Она не требует лишних реагентов, выход продукта по ней составляет 98-99%, то есть почти без отходов, и питательные вещества из струвита усваиваются растениями лучше, сохраняя при этом свое длительное действие, – поясняет Юлия Кузнецова, руководитель проекта, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.
Себестоимость производства удобрения первого типа составляет 64 руб./кг, а второго типа — 151 руб./кг (без учета затрат на труд и амортизацию) с нормой применения 200 кг/га. Несмотря на разницу в цене, оба варианта оказываются более экономичными по сравнению с продуктами потенциальных конкурентов, которые требуют большего количества внесений и дозировок, а также имеют высокую стоимость. Например, цена импортных удобрений может колебаться от 400 руб./кг до 1 500 руб./кг, в то время как сопоставимый по цене отечественный продукт (100 руб./кг) требует значительно большей дозировки — 750 кг/га.
На рынке в настоящее время отсутствуют прямые аналоги данного удобрения с аналогичными свойствами, а косвенные аналоги либо менее эффективны, либо стоят дороже. Разработка старшеклассников Политехнической школы в сотрудничестве с учеными Пермского Политеха имеет большие перспективы для сельского хозяйства, так как это удобрение обладает длительным действием, не наносит вреда окружающей среде и способствует лучшему усвоению питательных веществ растениями. Благодаря различным вариантам состава его можно адаптировать под разные типы почвы и культуры. Образцы удобрения первого типа уже готовы, а в настоящее время исследователи занимаются разработкой второго. Участники проекта планируют провести тестирование образцов непосредственно на растениях.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
По материалам пресс-службы Пермского Политеха.
