Ученые предложили новый способ удешевить производство удобрений из микроводорослей, используя для их выращивания не дорогой промышленный углекислый газ, а дымовые выбросы предприятий. Такой подход может одновременно решить две задачи: дать сельскому хозяйству более безопасную подкормку для растений и частично вовлечь промышленные выбросы в полезный производственный цикл.
Разработку представили специалисты Пермского Политеха. Они испытали технологию выращивания микроводорослей на газовой смеси, которая имитирует выбросы промышленных предприятий. Обычно такие газы уходят в атмосферу, однако в них содержится значительное количество углекислого газа, необходимого микроводорослям для фотосинтеза и набора биомассы.
Интерес к таким удобрениям связан с ограничениями традиционных вариантов. Минеральные удобрения помогают быстро обеспечить растения азотом, фосфором и калием, но при длительном или неправильном использовании могут менять кислотность почвы и ухудшать доступность отдельных питательных элементов. Органические удобрения, включая навоз и компост, улучшают структуру грунта, однако вместе с ними на поля могут попадать патогенные микроорганизмы, семена сорняков, остатки антибиотиков или гормональных веществ.
Микроводоросли рассматриваются как более чистая альтернатива. Их биомасса содержит макро- и микроэлементы, аминокислоты, витамины и природные стимуляторы роста. При этом такое сырье способно полностью разлагаться в почве и не несет тех рисков, которые могут быть связаны с необработанной органикой. Главная проблема до сих пор заключалась в стоимости производства: для получения достаточного объема биомассы нужны либо большие площади с открытыми водоемами, либо специальные биореакторы.
Пермские исследователи решили проверить, можно ли снизить затраты за счет использования дымового газа как источника углекислоты. Для эксперимента взяли два варианта микроводорослей: чистый штамм из коммерческой биодобавки и природное сообщество, выделенное из пресного водоема. Обе культуры выращивали в питательной среде, через которую пропускали газовую смесь.
Эффективность полученной биомассы проверяли на семенах рапса. Эта культура чувствительна к условиям прорастания, поэтому хорошо подходит для оценки действия удобрений и стимуляторов роста. Семена разделили на группы: часть выращивали без добавок, часть – с микроводорослями разного происхождения и в разных концентрациях.
Лучший результат показала чистая культура микроводорослей. По итогам опыта длина и масса проростков рапса увеличились на 13%, всхожесть достигла 97%, а скорость прорастания выросла на 6%. Кроме того, после выращивания на дымовом газе в биомассе повысилось содержание магния и фосфора – в два-три раза. Эти элементы важны для нормального развития растений, формирования корневой системы и обменных процессов.
Авторы разработки отмечают, что полученное удобрение не содержит токсичных примесей, патогенных бактерий, антибиотиков и гормонов. В отличие от ряда минеральных подкормок, оно не должно способствовать закислению почвы, а по сравнению с традиционной органикой быстрее разлагается и выглядит более безопасным с санитарной точки зрения.
Для сельского хозяйства такая технология может быть интересна не только как новый вид удобрения, но и как часть более широкой модели переработки отходов. Если предприятия смогут использовать часть дымовых газов для выращивания микроводорослей, промышленные выбросы станут сырьем для производства аграрной продукции. Особенно актуальным это может стать на фоне ужесточения экологических требований и роста интереса к низкоуглеродным технологиям.
Пока речь идет об экспериментальной разработке, однако результаты испытаний показывают, что удобрения на основе микроводорослей способны конкурировать с лучшими органическими аналогами. Для аграриев такая технология может стать дополнительным инструментом повышения всхожести и раннего роста культур без лишней нагрузки на почву.
Для Казахстана такая модель могла бы быть особенно актуальной в промышленных областях, где рядом с предприятиями находятся сельскохозяйственные зоны. Потенциально подобные технологии могли бы связывать промышленность и агросектор: заводы получают инструмент утилизации части выбросов, а аграрии – дополнительный источник удобрений или биостимуляторов.
Эффективность полученной биомассы ученые проверяли на семенах рапса. Эта культура важна и для Казахстана: рапс относится к востребованным масличным культурам, используется для производства растительного масла, кормовых компонентов и другой переработанной продукции. Кроме того, рапс чувствителен к условиям прорастания, поэтому хорошо показывает, насколько эффективно работает удобрение на ранней стадии развития растений.
