Российские ученые нашли способ вторичного использования фосфорных и азотных удобрений
Российские ученые нашли способ вторичного использования фосфорных и азотных удобрений / ©Getty images
Ученые НИЦ «Курчатовский институт» в составе международной коллаборации изобрели и протестировали новый материал – AlgalTextile (от латинского algal — водоросли). Он состоит из хлопковой ткани, биополимерного геля и микроводорослей вида Chlorella sorokiniana. Материал можно использовать для очистки сточных вод, а еще – в качестве удобрения и, возможно, сырья для биотоплива.
Описание материала и хода экспериментов опубликовано в журнале Biotechnology Reports. Соединения азота и фосфора широко применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Их остатки вымываются с полей и вместе с грунтовыми водами попадают в водоемы. Там они могут стать причиной нарушения экосистемы: высокое содержание фосфора и азота в воде стимулирует ускоренное размножение ряда микроорганизмов.
Однако ученые нашли способ не только «извлекать» эти вещества из водоемов, но и повторно использовать: экологическая польза здесь сочетается с экономической. Исследователи предложили взять хлопковую основу, нанести на нее альгинатный гель (вещество, тоже полученное из водорослей, только многоклеточных), а в этот гель поместить микроводоросли.
«Мы предположили, что тонкий слой альгината создаст внутри условия, подобные микробным матам или биопленкам, в которых может происходить активный рост микроорганизмов и, как следствие, быстрое поглощение питательных элементов из воды», – поясняет инженер-исследователь лаборатории синтетической биологии Курчатовского геномного центра Анна Мельникова.
Эксперименты показали: по сравнению с другими методами абсорбирования фосфора и азота, основанными на использовании фотосинтезирующих микроорганизмов, новый материал гораздо действеннее (для азота – вплоть до 49 раз). Правда, AlgalTextile уступает по эффективности химическому осаждению, но этот метод дорог и потенциально может принести водоему больше вреда, чем пользы.
«AlgalTextile показал свою эффективность после длительного высушивания. Поэтому готовым продуктом будет сухой материал в рулонах или листах, готовый к применению: его нужно только поместить в воду, – рассказывает Анна Мельникова.
– Одно из преимуществ технологии – гибкость. Плавающий в водоеме AlgalTextile будет поглощать биогенные элементы и предотвратит неконтролируемую вспышку цветения воды. Можно делать партии материала заданного размера для конкретного небольшого очистного сооружения или же заготавливать рулоны в промышленных масштабах.
После того, как материал «отработал» в качестве фильтра, его можно высушить и использовать в качестве удобрения. Перспективность такого применения продемонстрировали на простой культуре — кресс-салате из семейства капустных. За две недели удобренное АТ растение обогнало в росте контрольные группы на 35 процентов.
Ученые предполагают, что отработавший свою очистительную функцию AlgalTextile можно использовать и для выработки биотоплива. Но эта перспектива пока требует дальнейших исследований.