Экологи СПбГУ знают, как быстро и дешево очистить удобрения от примесей
Кейсы
Рекультивация
Сертификация
6.12.24
Биологи СПбГУ разработали способ очистки гуминовых препаратов (удобрений) от золы. Он простой в применении, обладает низкой себестоимостью и позволяет значительно повысить объем и качество получаемого сырья.

профессор, и. о. заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор РАН (отделение сельскохозяйственных наук)
Евгений Васильевич Абакумов
НЬЮСМЕЙКЕР
Сельское хозяйство
ЖКХ
Для рекультивации
По данным компании Mordor Intelligence, в 2023 году объем мирового рынка гуминовых кислот оценивался в $ 0,71 млрд. К концу 2024 года он достигнет $ 0,79 млрд и продолжит расти в ближайшие пять лет на 11–12 % ежегодно. Что неудивительно, ведь биостимуляторы на основе гуминовых кислот — один из самых востребованных видов удобрений во всем мире. Однако это не единственная область применения гуминовых препаратов.

«Мы можем также использовать гуминовые вещества как сорбент, который инактивирует и выводит тяжелые металлы. В этом случае гуминовые препараты применяются для рекультивации и очистки загрязненных земель или воды, — рассказывает Евгений Васильевич Абакумов, автор разработки, профессор, и. о. заведующего кафедрой прикладной экологии СПбГУ, профессор РАН (отделение сельскохозяйственных наук). — Однако для достижения этих целей в гуминовых препаратах должно быть как можно меньше золы, так как примеси, например, мешают связывать металлы в загрязненной почве. Зольность же гуминовых препаратов довольно высокая: в среднем она составляет 26–70 %».

Рекультивация и ремедиация (восстановление изначальных показателей. — Прим. ред.) земель и воды требуется не только в сельском, но и в городском хозяйстве, в фармакологии, пищевой промышленности, в районах разведки и добычи полезных ископаемых, на территориях разливов нефти и нефтесодержащих продуктов, а также буровых отходов.
Преимущества
Существует ряд способов очистки гуминовых препаратов от примесей. Однако они, по словам Евгения Абакумова, обладают низкой эффективностью, малой производительностью, высоким расходом реагентов, а также сопутствующих при производстве ресурсов, например воды и электроэнергии. Так, два самых распространенных метода получения гуминовых препаратов предполагают длительный процесс их выделения с высоким уровнем зольности на выходе. «Исследователями был предложен способ очистки гуминовых кислот с помощью детонационных наноалмазов. Однако он дает низкий выход гуминовых веществ и очень дорогостоящий в исполнении, что делает его малоприменимым в промышленных масштабах», — приводит пример ученый.

Евгений Абакумов подчеркивает, что разработанный университетскими биологами способ очистки препаратов гуминовых кислот от золы свободен от указанных недостатков. Ученые СПбГУ предлагают выделять и очищать гуминовые препараты с помощью плавиковой кислоты. «Она удаляет минеральные примеси и позволяет получить четкие спектры 13-С ЯМР, пригодные для количественной оценки молекулярного состава, что нужно для сертификационной оценки качества гуминовых препаратов, предназначенных для биологической коррекции экосистем», — поясняет ученый.

Ученые провели лабораторные исследования, в ходе которых сравнили результативность своего варианта очистки с рекомендованным Международным гуминовым обществом (IHSS). Последний предполагает применение сульфата натрия. «Из 100 грамм почвы c помощью рекомендованного метода было получено 0,6 грамма гуминового препарата. Наш способ очистки на выходе дал 2,8 грамма. Поэтому с точки зрения количественного выхода предложенный нами способ предпочтителен», — отмечает Евгений Абакумов.

Биологи также провели структурно-молекулярный анализ изолированного препарата с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса с использованием ресурсов Научного парка СПбГУ, а именно — центра «Магнитно-резонансные методы исследования». Этот метод позволяет получать информацию о молекулярном строении химических соединений. «Чем меньше золы в препарате, тем четче его спектр, он хорошо воспроизводится из раза в раз. Если много золы, спектр получается с шумом — помехами, — поясняет биолог. — При обработке гуминовых препаратов плавиковой кислотой их спектры более плавные, чем у препаратов, полученных с помощью метода IHSS. Это объясняется тем, что зольность нашего препарата составляет всего 8–10 % против 20–30 % после очистки по методу IHSS».
Таким образом, способ очистки гуминовых кислот от золы, предложенный учеными СПбГУ, во-первых, позволяет увеличить объем получаемого сырья; во-вторых, повысить его качество, снизив уровень зольности. В-третьих, плавиковая кислота является дешевым реагентом, поэтому себестоимость полученных препаратов невысокая.

По словам Евгения Абакумова, наиболее актуальным предложенный способ очистки может стать для глинистых грунтов. Простота его воспроизведения в промышленных условиях и быстрота получения препаратов также являются преимуществами. Разработанный способ полностью готов к промышленному применению и не требует использования иностранных реагентов и комплектующих.

Для сертификации
Еще одна область применения способа очистки, предложенного учеными СПбГУ, — оценка и контроль качества гуминовых удобрений. «Их много, и все они разного качества. Несмотря на то что обязательной сертификации этих препаратов в нашей стране нет, производители стремятся пройти добровольную. Ведь наличие сертификата повышает доверие к продукции у потенциальных покупателей», — отмечает Евгений Абакумов. Очистка гуминовых кислот с помощью плавиковой кислоты и последующая спектроскопия позволяют оценить степень зольности препарата, а значит — подтвердить или опровергнуть заявленные производителем характеристики.

Вера Свиридова
Автор статьи
Слушать подкаст
Ученые СПбГУ отвечают на важные вопросы
Научно-популярные новости СПбГУ, исследования, видеолекции, интервью с учёными Университета
Ландау позвонит
Оставить заявку
Укажите контактную информацию, мы вам перезвоним и ответим на интересующие вопросы
Наши эксперты готовы ответить на ваши вопросы
Получить консультацию
Полезные статьи, инструкции и подборки для вашего бизнеса
Интересное — у вас в почте
Подпишитесь на соцсети СПбГУ, чтобы быть в курсе актуальных новостей
Подписывайтесь на наши соцсети