Водоемы останутся чистыми. Ученые Пермского Политеха нашли способ более экологичного производства удобрений

Ученые Пермского Политеха определили условия, которые увеличивают продуктивность производства струвита, а также повышают уровень извлечения вредных веществ из отходов от его производства до 98-99%.

Минерал струвит образуется из фосфата магния и аммония. Он широко применяется для получения эффективных сельскохозяйственных удобрений пролонгированного действия, которые способны питать растения необходимыми веществами дольше традиционных минеральных удобрений. Например, эффект от традиционных подкормок снижается из-за их легкого растворения в воде при поливе и дождях, из чего большая часть питательных ингредиентов теряется в последующие зимние и весенние месяцы. Струвит умеренно растворяется в воде, поэтому удобрение продолжает питать посадки в течение всего сельскохозяйственного периода.

В промышленности его получают с помощью технологии химического осаждения, то есть выпадения в осадок фосфата магния-аммония. Среди явных достоинств такого метода выделяют простоту, экономическую выгоду и возможность получения вещества из отходов промышленных стоков. Но вода, которая остается после производства струвита, может загрязнять водоемы, куда ее сливают, если в ней остается слишком много веществ, которые при высоких концентрациях становятся вредными – например, аммоний. Он вызывает зарастание водоема и нарушение его функционирования, что недопустимо с точки зрения экологии.

Ученые Пермского Политеха разработали технологию, при которой выделение струвита происходит эффективнее и экологичнее. Они синтезировали промежуточный продукт – активный компонент, который способствует быстрому и полному выделению минерала.

Политехники провели эксперимент: магниевую и натриевую соли в разных пропорциях растворили в очищенной воде, в результате чего получилась особая водно-солевая система. В ней образуется промежуточный продукт – вязкое вещество, которое затем используют как реагент для усиления химической реакции при выделении минерала.

– В результате экспериментов мы установили ключевые условия более эффективного и полного получения струвита. Этому способствует минимизация количества воды в солевом растворе и применение вязкого промежуточного продукта. Это дополнительная, но оправданная операция в технологическом процессе. При использовании модифицированной технологии химического осаждения струвита можно добиться 99% конверсии сырья, а при традиционной технологии, то есть без использования промежуточного продукта только от 70 до 85%, – рассказывает Юлия Кузнецова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

– После производства струвита образуются сточные воды. Они могут содержать ионы аммония выше допустимой концентрации. Это негативно скажется на окружающей среде, так как аммоний – биогенный элемент. Это значит, что при попадании в пресные водоемы его ионы вызовут слишком активный рост биологических организмов, что приведет к зарастанию водоемов и ухудшению качества воды. Применение промежуточного вязкого вещества как реагента позволило нам повысить степень извлечения ионов аммония до 98-99%, в то время как в традиционной технологии этот показатель не превышает 85%, – комментирует Ирина Пермякова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

Технология производства струвита, разработанная учеными Пермского Политеха, позволяет не только ускорить и упростить процесс получения удобрений, но и сделать его более экологичным по сравнению с традиционными способами. Исследование вносит важный вклад в развитие отечественной сельскохозяйственной отрасли.