Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В России создали технологию очистки сточных вод с помощью дрожжей
Ученые Пермского Политеха разработали полностью безотходную технологию производства удобрения струвита из сточных вод. Его ключевое преимущество — медленное растворение, что предотвращает вымывание азота и фосфора и обеспечивает растения питанием на весь сезон. Однако при фильтрации мелкие кристаллы попадали в воду, вызывая цветение водоемов. Решением стало использование дрожжей, которые эффективно удаляют 100% аммонийного азота и 96,7% фосфора из остатков струвита, делая производство полностью замкнутым и безопасным для экологии.
Результаты исследования опубликованы в статье. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Для роста и развития растениям критически необходимы два ключевых элемента: азот и фосфор. Азот является основным строительным материалом для белков, хлорофилла и нуклеиновых кислот. Он отвечает за быстрый рост зеленой массы, насыщенный цвет листьев и общее состояние растений. Фосфор же играет жизненно важную роль в энергетическом обмене клеток, способствует развитию мощной корневой системы, ускоряет цветение и плодоношение, а также повышает устойчивость к заболеваниям и стрессам.
Обычно растения получают азот и фосфор из природных источников: из воздуха и разложения органических остатков (навоз, компост). Однако в интенсивном земледелии или на бедных кислых и песчаных почвах естественных запасов часто недостаточно — элементы вымываются дождями или поглощаются микроорганизмами. Поэтому без дополнительных удобрений достичь высокой урожайности невозможно, особенно в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями, например, на Северо-Западе России.
Проблема традиционных удобрений тоже заключается в их быстрой растворимости. Они помогают урожаю, но до 50% азота и фосфора все равно вымывается из почвы после полива или дождя, при этом загрязняя водоемы. Поэтому все чаще используют «умное» удобрение – струвит, который получают из переработанных сточных вод. В отличие от обычных подкормок он отдает растениям азот и фосфор постепенно, медленно растворяясь в почве в течение всего сезона, что повышает усвоение элементов до 90%. Кроме того, он снижает нагрузку на экосистемы и экономически выгоден в долгосрочной перспективе.
– Одна из современных технологий позволяет получать струвит почти безотходно. Сперва сточные воды, богатые азотом и фосфором, поступают в специальный реактор, куда добавляют раствор с магнием. Затем эти три компонента (магний, аммоний и фосфат) соединяются и образуют твердые мелкие кристаллы, которые и представляют собой струвит. Они оседают на дно, их отделяют от воды, сушат — и получается готовое удобрение для растений, – рассказывает Дарья Нестерова, студентка кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
Технология хороша тем, что для синтеза не требуется избыток компонентов и в сточные воды не попадает большое количество фосфора и азота. Однако получаемые кристаллы очень малы, поэтому до 1% их массы все же может проходить через фильтры и попадать в уже очищенную воду. Концентрация в 1%, может показаться незначительной, но это может запустить цветение ядовитых водорослей, привести к гибели рыбы и сделать воду непригодной для питья и купания.
Чтобы снизить эти риски, важно до конца очищать воду от проскочивших частиц струвита. В настоящее время для этого пробовали использовать микроорганизмы, которые питаются этими элементами – зеленые микроводоросли Chlorella sp., Scenedesmus sp. Однако они не справляются с высокими концентрациями фосфора и не могут перерабатывать нерастворимые вещества.
Ученые ПНИПУ предложили использовать дрожжи Yarrowia lipolytica. Они исследовали процесс очистки стоков от производства струвита с их помощью. На первом этапе выращивали дрожжи в жидкой среде 11 дней. На втором этапе эксперимента к ним добавили порошок струвита и отслеживали, как меняется кислотность среды при комнатной температуре 20°C. Это позволяет понять, насколько успешно происходит растворение струвита дрожжами.
– Эксперимент показал, что Yarrowia lipolytica эффективно очищают воду от остатков удобрения. При добавлении 1 г/л их рост ускорялся, но при повышении концентрации до 2 г/л – замедлялся из-за «передозировки». При добавлении даже такой критически высокой концентрации струвита дрожжи смогли удалить 100% аммонийного азота и 96,7% фосфора. То есть, идеально справились со своей задачей, – комментирует Юлия Кузнецова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.
После эксперимента требовалось узнать, можно ли такую очищенную воду повторно использовать для производства новых партий удобрения. После проверки инфракрасным спектрометром выяснилось, что она оказалась чистой и пригодной для повторного синтеза струвита.
Так, методика ученых Пермского Политеха помогает на 100% очистить сточную воду от азота и на 96.7% от фосфора. Это позволяет создать замкнутый цикл на производстве удобрений и сэкономить огромное количество водных ресурсов.
Внедрение такой технологии на предприятиях позволит предотвратить попадание азота и фосфора в реки и озера, сохраняя водоемы чистыми. Технология делает производство струвита полностью безотходным. Это шаг к более устойчивому и зеленому сельскому хозяйству.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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