Ученые СПбГУ создали абсорбирующий полимер из коровьего навоза для борьбы с дефицитом влаги в агропочвах
Машины и Механизмы –
Биологи Санкт-Петербургского государственного университета совместно с китайскими учеными создали биополимер из коровьего навоза, который позволяет сохранять влагу в почве и бороться с последствиями засух.
Сохранение влаги в почве в достаточном количестве — один из ключевых факторов роста растений и обеспечения устойчивого функционирования агроэкосистем. Способы сохранения воды с помощью полимеров эффективно повышают водоудерживающую способность почвы, помогая растениям сохранять влагу в засушливых условиях, тем самым способствуя их росту и выживанию, а также внося вклад в устойчивое развитие сельского хозяйства засушливых регионов Земли.
Полимерные соединения способны связывать и удерживать большое количество воды. Так, полимеры впитывают воду, которая попадает в почву, и сохраняют ее внутри своей структуры. При необходимости, например в периоды засухи в южных регионах, растения могут использовать эту запасенную воду как резерв. Сегодня полимеры в виде порошков, гранул или суспензий активно используются в удобрениях для улучшения характеристик почвы. Некоторые из наиболее распространенных полимеров включают акриламиды, полиакриламиды, полиэтиленгликоли и полисахариды.
Однако нынешняя технология их производства имеет некоторые ограничения. Для подготовки таких материалов необходимо использовать химические соединения, поэтому ученые ищут возможности оптимизации этой технологии для ее дальнейшего совершенствования и снижения возможных негативных последствий на экологию.
Биологи Санкт-Петербургского университета совместно с китайскими учеными в рамках деятельности НЦМУ «Агротехнологии будущего» разработали новый полимер на основе коровьего навоза. Как показали исследования, водоудерживающая способность почвы с добавлением полимера увеличивается в 2−3 раза по сравнению с исходной, а эффект водоудержания сохраняется до 120 часов.
«Этот экологичный полимер синтезируется с использованием лигноцеллюлозы. Эта биомасса в большом количестве содержится в коровьем навозе и позволяет обогащать почву полезными элементами и удерживать влагу. Поскольку сырьем для технологии служат сельскохозяйственные отходы, стоимость производства невысока, поэтому наша разработка может эффективно использоваться в сельском хозяйстве», — сказал исполняющий обязанности заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор СПбГУ Евгений Абакумов.
Как отметил ученый СПбГУ, данная разработка также будет способствовать решению проблем с утилизацией навоза, которая может быть у крупных агрохолдингов. Лигноцеллюлоза, которую используют биологи Университета при производстве полимера, представляет собой растительное сухое вещество — это наиболее доступное сырье на Земле для производства биотоплива (преимущественно этанола). Добывается эта биомасса из различных источников, в том числе из леса, сельскохозяйственных культур, отходов деревообрабатывающей промышленности и даже бытовых отходов.
Разработанный биологами СПбГУ материал обладает высокой экологической адаптивностью, подходит как для кислых, так и для щелочных почв. Также полимер улучшил пористую структуру почвы и устойчивость растений к засухе, продлевая время их выживания в условиях дефицита воды и увеличивая вес свежих растений почти в 2,5 раза.