Пермские ученые нашли способ экологичного производства удобрений

❋ 4.4

В сельском хозяйстве широко используется минерал струвит. Это медленнодействующее удобрение, которое содержит основные питательные элементы (азот, фосфор и магний), необходимые для роста растений. Оно улучшает структуру почвы и снижает риск переудобрения, когда культуре предоставляется больше питательных веществ, чем она способна усвоить. Процесс получения этого соединения должен быть эффективным, быстрым, а также экологически безопасным, поскольку в нем задействованы вещества, вызывающие зарастание водоемов. Ученые Пермского Политеха определили условия, которые увеличивают продуктивность производства струвита, а также повышают уровень извлечения вредных веществ из отходов от его производства до 98-99 процентов.

ПНИПУ

# сельское хозяйство

# струвит

# удобрения

# фосфат магния

Технология производства струвита, разработанная учеными Пермского Политеха, позволит не только ускорить и упростить процесс получения удобрений, но и сделать его более экологичным по сравнению с традиционными способами / © frimufilms, freepik

Статья представлена на конференции «Инновационные материалы и технологии – 2024». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Минерал струвит образуется из фосфата магния и аммония. Он широко применяется для получения эффективных сельскохозяйственных удобрений пролонгированного действия, которые способны питать растения необходимыми веществами дольше традиционных минеральных удобрений. Например, эффект от традиционных подкормок снижается из-за их легкого растворения в воде при поливе и дождях, из чего большая часть питательных ингредиентов теряется в последующие зимние и весенние месяцы. Струвит умеренно растворяется в воде, поэтому удобрение продолжает питать посадки в течение всего сельскохозяйственного периода.

В промышленности его получают с помощью технологии химического осаждения, то есть выпадения в осадок фосфата магния-аммония. Среди явных достоинств такого метода выделяют простоту, экономическую выгоду и возможность получения вещества из отходов промышленных стоков. Но вода, которая остается после производства струвита, может загрязнять водоемы, куда ее сливают, если в ней остается слишком много веществ, которые при высоких концентрациях становятся вредными – например, аммоний. Он вызывает зарастание водоема и нарушение его функционирования, что недопустимо с точки зрения экологии.

Ученые Пермского Политеха разработали технологию, при которой выделение струвита происходит эффективнее и экологичнее. Они синтезировали промежуточный продукт – активный компонент, который способствует быстрому и полному выделению минерала.

Политехники провели эксперимент: магниевую и натриевую соли в разных пропорциях растворили в очищенной воде, в результате чего получилась особая водно-солевая система. В ней образуется промежуточный продукт – вязкое вещество, которое затем используют как реагент для усиления химической реакции при выделении минерала.

«В результате экспериментов мы установили ключевые условия более эффективного и полного получения струвита. Этому способствует минимизация количества воды в солевом растворе и применение вязкого промежуточного продукта. Это дополнительная, но оправданная операция в технологическом процессе. При использовании модифицированной технологии химического осаждения струвита можно добиться 99 процентов конверсии сырья, а при традиционной технологии, то есть без использования промежуточного продукта только от 70 до 85 процентов», – рассказывает Юлия Кузнецова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

«После производства струвита образуются сточные воды. Они могут содержать ионы аммония выше допустимой концентрации. Это негативно скажется на окружающей среде, так как аммоний – биогенный элемент. Это значит, что при попадании в пресные водоемы его ионы вызовут слишком активный рост биологических организмов, что приведет к зарастанию водоемов и ухудшению качества воды. Применение промежуточного вязкого вещества как реагента позволило нам повысить степень извлечения ионов аммония до 98-99 процентов, в то время как в традиционной технологии этот показатель не превышает 85 процентов», – комментирует Ирина Пермякова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

Технология производства струвита, разработанная учеными Пермского Политеха, позволяет не только ускорить и упростить процесс получения удобрений, но и сделать его более экологичным по сравнению с традиционными способами. Исследование вносит важный вклад в развитие отечественной сельскохозяйственной отрасли.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.