Удобрение для сельского хозяйства научились получать из дымового газа
В настоящее время для выращивания сельскохозяйственных культур используют минеральные и органические удобрения. Проблема в том, что неорганические соединения со временем закисляют почву и при длительном или избыточном внесении способствуют накоплению в ней тяжелых металлов. Органические удобрения могут содержать болезнетворные бактерии и антибиотики, которые вредят почвенной микрофлоре. Поэтому в качестве альтернативы ученые рассматривают возможность использования в качестве удобрения микроводорослей, обитающих в пресных и морских водах. Однако их массовому применению в сельском хозяйстве мешает высокая себестоимость производства. Ученые Пермского Политеха впервые нашли способ сделать такое удобрение более доступным. Они вырастили микроводоросли на дымовом газе, имитирующем газовые выбросы промышленных предприятий, который обычно выбрасывают в атмосферу. Испытания показали, что длина и масса проростков увеличились на 13 процентов, всхожесть выросла до 97 процентов, а скорость прорастания — на шесть процентов. При этом новое удобрение более безопасно: оно не накапливает токсины, полностью разлагается и не содержит патогенов и антибиотиков.
Для повышения урожайности и улучшения роста растений в сельском хозяйстве массово используются минеральные удобрения: азотные, фосфорные и калийные, а также их комплексные смеси. Они позволяют точно дозировать питательные элементы, быстро действуют и обеспечивают стабильно высокие урожаи. Однако их постоянное применение закисляет почву, из-за чего растения хуже усваивают нужные вещества (фосфор, калий, кальций, магний). В долгосрочной перспективе это может привести к снижению урожайности.
Кроме минеральных удобрений также используются органические — навоз, помет, компост, торф. Они улучшают структуру почвы, не вызывают ее закисления и способствуют развитию полезной микрофлоры. Но и у них есть свои недостатки: риск заноса на поля семян сорняков и патогенных (болезнетворных) бактерий, попадание в почву антибиотиков и гормонов из-за возможного их содержания в кормах животных.
В качестве альтернативы ученые стали рассматривать применение микроводорослей. Это одноклеточные фотосинтезирующие организмы, обитающие в пресных и морских водах. Биомасса микроводорослей содержит все основные макроэлементы — азот, фосфор, калий — а также микроэлементы, аминокислоты, витамины и фитогормоны, которые стимулируют рост растений.
Однако широкому и массовому применению микроводорослей в сельском хозяйстве до сих пор мешает высокая себестоимость производства. Чтобы получить биомассу в нужных объемах, эти организмы нужно где-то выращивать. Для этого можно использовать открытые пруды — это самый дешевый вариант, но в них рост происходит медленно.
Другой способ — специальные биореакторы, которые исключают попадание посторонних организмов и позволяют управлять условиями синтеза. Проблема в том, что их строительство и эксплуатация требуют значительных затрат. В итоге удобрение из микроводорослей получается дороже и минеральных, и традиционных органических аналогов.
Ученые Пермского Политеха впервые нашли способ сделать удобрение из микроводорослей более доступным для применения в сельском хозяйстве. Проведенные испытания показали, что длина и масса проростков увеличились на 13 процентов, всхожесть выросла до 97 процентов, а скорость прорастания — на шесть процентов . Внедрение разработки позволит снизить затраты на производство и получить экологически чистое удобрение, которое по своему действию сопоставимо с лучшими коммерческими аналогами. Статья опубликована в журнале «Вестник Российского университета дружбы народов: экология и безопасность жизнедеятельности». Исследование проведено в рамках программы «Приоритет 2030».
В качестве сырья ученые исследовали чистый штамм микроводорослей, полученный из коммерческой биодобавки: он заведомо здоров и хорошо изучен. Также изучили сообщество микроводорослей, выделенное из обычного пресного водоема, чтобы оценить, сможет ли природная культура обеспечить рост биомассы на уровне покупного аналога.
Обе культуры ученые поместили в питательную среду для выращивания и пропускали через них газ. Обычно в экспериментах используют либо обычный атмосферный воздух, либо покупной углекислый газ из баллонов. Это нужно, чтобы насытить среду углекислотой, которая необходима водорослям для фотосинтеза и быстрого роста. Однако в атмосферном воздухе такого газа очень мало, поэтому сообщества растут медленно, а коммерческий стоит чрезмерно дорого.
Поэтому вместо искусственного углекислого газа исследователи впервые применили для выращивания микроводорослей дымовой газ, имитирующий выбросы промышленного предприятия. Дело в том, что дымовые выбросы содержат в десятки раз больше углекислого газа, чем атмосферный воздух, поэтому могут стать отличным и бесплатным источником питания для выращивания биомассы. Обычно такой газ просто выбрасывают в атмосферу, загрязняя воздух и усиливая парниковый эффект, хотя его можно утилизировать.
Чтобы проверить, выживут ли водоросли в такой агрессивной среде и можно ли будет использовать полученную биомассу как удобрение, ученые провели эксперимент. В качестве тест-объекта они взяли семена рапса — это агрономически важная культура, которая очень чувствительна к условиям прорастания, а значит, на ней хорошо видно, работает удобрение или нет.
— Семена разделили на несколько групп. В одну вносили водоросли из коммерческого штамма, в другую — из природного сообщества, выделенного из местного водоема. Для третьей группы не использовали никаких добавок. Причем каждый тип водорослей испытывали в трех концентрациях — слабой, средней и насыщенной. Это поможет понять, какая дозировка дает максимальный эффект, а какая, наоборот, может угнетать растения, — отметила Алена Соловьева, аспирантка кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Ученые оценивали несколько показателей: скорость прорастания, долю проросших семян (всхожесть), длину и массу проростков, а также массу корней. В результате эксперимента ученые выяснили, что наибольший эффект показала чистая культура (коммерческий штамм из биопрепарата). В итоге длина проростков рапса и их масса увеличилась на 13%, всхожесть семян выросла до 97 процентов, а скорость прорастания — на шесть процентов.
Более того, после выращивания на дымовом газе в биомассе водорослей концентрация магния и фосфора возрастает в два-три раза. Благодаря таким изменениям новое удобрение из микроводорослей положительно влияет на всхожесть и рост растений. По оценкам ученых, по своему действию оно сопоставимо с лучшими органическими аналогами, но при этом лишено их недостатков.
— Главное преимущество применения микроводорослей в том, что в отличие от минеральных удобрений, которые закисляют почву, новое удобрение полностью безопасно. Оно не содержит токсичных примесей и не загрязняет грунт. А по сравнению с органикой (навозом, компостом) у него есть еще два важных плюса: в нем нет патогенных бактерий, антибиотиков и гормонов, а разлагается оно быстрее, — дополнила Лариса Рудакова, доктор технических наук, заведующая кафедрой «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Эта технология имеет большой потенциал, особенно при ужесточении экологического законодательства, когда предприятиям придется платить за выбросы парниковых газов. Внедрение этой разработки позволит заводам превращать свои отходы в полезный продукт.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Физтехи предложили аналитический способ описания передачи энергии от ультракороткого лазерного импульса к квантовому осциллятору, находящемуся в тепловом равновесии. Эта модель показывает, как сверхкороткие вспышки света возбуждают микроскопические системы — молекулы, кристаллы, плазмоны, фотоны и электронные центры в веществе. Это важно для разработки методов сверхбыстрого управления веществом, генерации терагерцового излучения и подбора оптимальных параметров лазерных импульсов для возбуждения заданных состояний материала.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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