Пермские ученые нашли способ экологичного производства удобрений
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Восьмилетнее исследование привело к выводу, противоречащему популярным стереотипам о вреде цифровых гаджетов для подрастающего поколения. Большое количество времени, проведенного перед экранами смартфонов, компьютеров или телевизоров в детстве, оказалось напрямую связано с более высокими когнитивными способностями в подростковом возрасте.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно