Ученые и старшеклассники Пермского Политеха разработали новый состав минерального удобрения длительного действия

Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Производство и потребление традиционных минеральных удобрений увеличивается с каждым годом. Однако около 50% из них вымывается из почвы при первых поливах. Это влечет за собой две проблемы: во-первых, приходится чаще вносить удобрения, что увеличивает затраты фермеров. Во-вторых, они содержат азот и фосфор — вещества, которые после вымывания попадают в водоемы и при высокой концентрации загрязняют их, вызывают цветение и в некоторых случаях гибель экосистем.

Новое удобрение на основе струвита, разработанное учеными Пермского Политеха совместно со старшеклассниками Политехнической школы, решает эти проблемы за счет медленного высвобождения питательных веществ и включения дополнительных, способствующих лучшей усвояемости.

— Удобрение состоит из трех полезных частей. Минеральная часть включает струвит — это природный минерал, который содержит магний, азот и фосфор — крайне важные элементы для роста растений. Органическая часть — торф, он содержит гуминовые вещества — они также полезны и улучшают почву. И, наконец, биологическая часть — это полезные бактерии, — рассказывает Илья Белянин, участник проекта, ученик 11 класса Политехнической школы.

Продукт разработан в двух вариантах, каждый из которых обладает своими свойствами.

— В первом типе удобрения мы используем азотфиксирующие бактерии, которые помогают растениям усваивать азот из воздуха. Во втором варианте в состав входят уже такие микроорганизмы, которые делают фосфор в почве более доступным, а также добавляется четвертый компонент — минерал цеолит. Вот чем объясняется его введение: торф хорошо связывает гранулы, но его нужно много, чтобы удобрение не рассыпалось, а цеолит уменьшает количество торфа, но зато помогает сохранить прочность гранул. Это важно, если растениям нужно больше минералов, чем органики. Кроме того, цеолит улучшает почву — разрыхляет ее и связывает вредные вещества, например, тяжелые металлы, — дополняет Елена Шергина, наставница учеников по проекту, студентка 2 курса магистратуры факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий ПНИПУ.

Отличается новое удобрение от традиционных также и способом изготовления.

— Обычные технологии производства струвита требуют избытка химикатов, при этом выход целевого вещества, которое реально получилось в процессе производства, находится на уровне 80-90%, а полученный струвит плохо растворяется. Мы изготавливаем свое удобрение по модифицированной технологии, ранее разработанной в Пермском Политехе. Она не требует лишних реагентов, выход продукта по ней составляет 98-99%, то есть почти без отходов, и питательные вещества из струвита усваиваются растениями лучше, сохраняя при этом свое длительное действие, — поясняет Юлия Кузнецова, руководитель проекта, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

Себестоимость производства удобрения первого типа составляет 64 руб./кг, второго типа — 151 руб./кг (без учета оплаты труда и амортизации) с дозой 200 кг/га. Несмотря на разницу в цене, оба варианта дешевле продуктов потенциальных конкурентов, которые требуют большего количества внесений и дозировки, а также имеют высокую стоимость. Например, цена импортных удобрений может варьироваться от 400 руб./кг до 1 500 руб./кг, а сопоставимый по цене отечественный продукт (100 руб./кг) требует заметно большей дозировки — 750 кг/га.

На рынке пока нет прямых аналогов такого удобрения с теми же свойствами, а косвенные аналоги либо менее эффективны, либо дороже. Разработка старшеклассников Политехнической школы совместно с учеными Пермского Политеха перспективна для сельского хозяйства, поскольку такое удобрение работает долго, не вредит природе и помогает растениям лучше усваивать питательные вещества. Благодаря разным вариантам состава его можно подбирать под различные почвы и культуры. Уже готовы образцы удобрения первого типа, в настоящее время исследователи работают над получением второго. В планах у участников проекта провести тестирование образцов непосредственно на растениях.

Автор фото: Anton Darius, unsplash