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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
До сих пор астрономы открывали атмосферы преимущественно у крупных экзопланет — горячих юпитеров, субнептунов и мини-нептунов. У потенциально пригодных для жизни миров, находящихся в зоне обитаемости, наличие газовой оболочки подтвердить не получалось. Теперь это удалось сделать команде американских ученых. Они получили первые убедительные свидетельства существования атмосферы у суперземли LHS 1140 b, расположенной приблизительно в 48 световых годах от Солнца. Открытие показало, что относительно небольшие экзопланеты возле красных карликов способны долгое время сохранять газовые оболочки, несмотря на активность своих звезд.
Исследователи МФТИ обнаружили, что общепринятая теоретическая модель, которая десятилетиями служила стандартом для описания систем, состоящих из сверхпроводников и магнетиков, работает далеко не всегда, и предложили куда более точную картину.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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