Производство удобрений из угля

Обновлено: 28.09.2024

В Институте углехимии и химического материаловедения СО РАН (Кемерово) разработан комплекс технологий выделения из бурых углей гуминовых препаратов. Они могут служить в качестве стимуляторов роста и удобрений для сельскохозяйственных растений, а также быть полезными при рекультивации почв.

В разработке заинтересованы как представители сельского хозяйства, так и угольной отрасли, однако, пока выработка гуматов возможна лишь в лабораторных условиях – около 10 килограммов - что недостаточно для привлечения потенциальных заказчиков.

- Для решения этой проблемы необходимо создать универсальный опытно-промышленный стенд - говорит директор ИУХМ СО РАН член-корреспондент РАН Зинфер Ришатович Исмагилов. - Нами разработана технологическая схема, составлен список оборудования, есть коммерческие предложения от поставщиков, но пока нет средств на воплощение. Основное назначение стенда — обкатка технологий, получение опытных партий продукции: не только гуматов, можно нарабатывать горный воск, адсорбенты, кокс – с целью оптимизации процесса производства для каждого соединения. Стенд включает в себя блок экстракционной переработки углей и выделения горного воска и битумов, блок получения гуматных препаратов, пиролитическую установку для моделирования и исследования процессов получения кокса и углеродных материалов из углей, автоклавную установку для проведения экспериментов при повышенном давлении и наработки поверхностно активных веществ и др. Гуматы мы могли бы получать как в жидком, так и в гранулированном виде. Стоимость стенда – 20 млн. рублей, и в принципе, по предварительным расчетам он мог бы окупить себя за 3-3,5 года производством и продажей гуматных препаратов.

Площадь нарушенных земель в Кузбассе, требующих рекультивации, составляет 100 тыс. га, ежегодный прирост составляет 1 тыс. га. Потребность в гуматах для рекультивации может составить от 200 до 1000 тонн единовременно и от 2 до 10 тонн ежегодно. Для сельского хозяйства - от 1 500 до 7000 тонн ежегодно. Таким образом, в Кузбассе существует достаточно ёмкий рынок по гуматным препаратам.

Бурый уголь Тисульского месторождения Кемеровской области — перспективный источник гуминовых веществ. Из тонны угля можно получить от 280 до 700 кг гуматов. Производительность стендовой установки по гуматам составит 12 – 126 тонн в год. Этого хватит для ежегодной обработки 4000 – 42 000 га посевных земель. Планируемый период окупаемости стенда при таких условиях работы – 3-3,5 года.

Возможность применения гуматов в сельском хозяйстве совместно с минеральными удобрениями позволяет выращивать растения с более высокими показателями, но в то же время безвредные для человека, а способность стимулировать биологическую активность почв определяет их перспективность для использования при рекультивации. Эти факторы делают гуминовые препараты актуальным объектом исследования, который нуждается в дальнейшем детальном изучении.

Подготовила Юлия Позднякова

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к производству удобрений на основе бурого угля, и может быть использовано для повышения урожайности как доступное земледельцам любого масштаба - от дачников до крупных земледельческих хозяйств. Удобрение содержит бурый уголь с размером частиц 0,001-5 мм и добавку, в качестве которой оно содержит биогумус при соответствующем массовом соотношении компонентов 1:0,01-0,05. Способ получения буроугольного удобрения включает смешивание бурого угля с добавкой. Бурый уголь предварительно измельчают до размера частиц 0,001-5 мм, после чего смешивают с добавкой в массовом соотношении компонентов 1:0,01-0,05 до получения однородного сыпучего целевого продукта. В качестве добавки используют биогумус. Изобретение позволяет получать эффективное удобрение, которое можно производить в требуемых количествах в хозяйствах любого масштаба от садовода-огородника до крупного сельскохозяйственного предприятия. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и, в частности, к производству удобрений на основе бурого угля и может быть использовано для повышения урожайности как наиболее доступное земледельцами любого масштаба - от дачников до крупных земледельческих хозяйств.

Известно углеродистое удобрение и способ его получения из перемолотого в пыль угля, перемешанного с органическими отходами (соломенной и камышовой резкой, опилками, сухой травой и т.д.), которое в виде компоста вносилось в почву, где перерабатывалось червями и бактериями, от чего количество гумуса в почве возрастало и почва становилась более плодородной [1].

Бурый уголь, как углеродсодержащее удобрение, не содержит почвенной биоты, а это снижает его удобрительные свойства. Для успешного использования такого углеродистого удобрения в почве должно быть большое количество "живого вещества" - червей и бактерий. На обедненных, "химизированных" почвах, в которых мало червей и бактерий, сильно замедляется переработка этого углеродистого удобрения червями и бактериями и поэтому невозможно достичь желаемого результата в первый год его использования.

Известны так же полученные обработкой бурого угля гидрооксидами натрия, калия или аммония гуматы щелочных металлов и аммония. Их действие основано на активации гуминовых кислот бурого угля [2].

Однако повышение урожайности при их использовании остается недостаточно высоким.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются углегуминовое удобрение на основе бурого угля и добавки (которое можно так же назвать буроугольным удобрением), а так же способ его получения. В качестве добавки в этом буроугольном удобрении используют отходы биотехнологических производств на основе микробного синтеза в количестве 1-10% от массы бурого угля [3].

Получают это удобрение путем перемешивания бурого угля и отходов биотехнологических производств на основе микробного синтеза, в качестве которых используют липрин-2, являющийся отходом производства кормового концентрата лизина, или барду, являющуюся отходом промышленного производства ацетил-бутилового спирта после сбраживания мелассно-мучной среды.

Такое удобрение повышает урожайность по сравнению с гуматами натрия и бурым углем. Однако оно содержит малодоступную добавку, состоящую из отходов биотехнологических производств на основе микробного синтеза, в качестве которых используют вышеуказанные липрин-2 и барду, и это ограничивает использование его в широких масштабах, на полях крупных, средних и особенно у мелких сельхозпроизводителей (у огородников, у дачников в небольших земледельческих кооперативах и т.д.), в районах, в которых нет таких биотехнологических производств на основе микробного синтеза.

Заявляемое изобретение направлено на создание удобрения, которое не только многократно повышает урожайность, но и которое можно производить в любых количествах и у сельхозпроизводителя любого ранга - от садовода-огородника до крупного сельскохозяйственного предприятия.

Заявляемое буроугольное удобрение имеет следующие существенные признаки: буроугольное удобрение содержит бурый уголь и добавку и в отличие от прототипа в качестве добавки оно содержит биогумус при массовом соотношении бурого угля к биогумусу, равном 1:0,01-0,05, при этом используют бурый уголь, измельченный до размера частиц 0,001-5 мм.

В качестве добавки предлагаемое буроугольное удобрение может содержать биогумус в виде его водной бактериальной суспензии, содержащей биогумус и воду при массовом соотношении этих компонентов 1:5-10.

Кроме того, заявляемое буроугольное удобрение в качестве бурого угля может содержать его измельченные отходы с размером частиц 0,001-5 мм.

Предлагаемый способ получения буроугольного удобрения имеет следующие существенные признаки:

в заявляемом способе получения буроугольного удобрения путем смешивания бурого угля и добавки в отличие от прототипа бурый уголь предварительно измельчают до размера частиц, равного 0,001-5 мм, после чего смешивают с добавкой в массовом соотношении этих компонентов, равном 1:0,01-0,05, до получения однородного сыпучего целевого продукта, причем в качестве добавки используют биогумус.

Возможно в заявляемом способе получения буроугольного удобрения использование биогумуса в виде его водной бактериальной суспензии, содержащей биогумус и воду при массовом соотношении этих компонентов 1:5-10.

В предлагаемом способе получения буроугольного удобрения в качестве бурого угля могут быть использованы его измельченные отходы с размером частиц 0,001-5 мм.

Использование измельченных отходов бурого угля при получении заявляемого буроугольного удобрения значительно удешевляет процесс его получения и как следствие этого уменьшает его себестоимость.

Биогумус, а так же водную суспензию биогумуса, как и в целом предлагаемое буроугольное удобрение, может получить в любых количествах не только крупный сельхозпроизводитель, но и даже огородник или дачник.

Заявляемое буроугольное удобрение, полученное предлагаемым способом, не только повышает урожайность сельскохозяйственных культур, но и позволяет производить его в любых количествах у сельхозпроизводителя любого ранга - от огородника до крупного сельскохозяйственного предприятия и, кроме того, расширяет ассортимент используемых органических удобрений.

Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в прилагаемой таблице 1.

1 т бурого угля измельчают до размера частиц, равного 0,001 мм, и добавляют для активации биологического разложения его в почве на углекислый газ и другие элементы питания почвенной биоты и растений 10 кг свежего биогумуса, затем полученную смесь перемешивают до образования однородного сыпучего целевого продукта - буроугольного удобрения.

То же, что и в примере 1, но только 1 т бурого угля измельчают до размера частиц, равного 2,5 мм, и добавляют 25 кг биогумуса.

То же, что и в примере 1, но только 1 т бурого угля измельчают до размера частиц, равного 5 мм, и добавляют 50 кг биогумуса.

В примере 4 то же, что и в примере 1, но только вместо биогумуса добавляют 50 л его водной бактериальной суспензии, полученной путем перемешивания биогумуса с водой при их соответствующем массовом соотношении, равном 1:5. Причем водную суспензию биогумуса получают до измельчения бурого угля.

В примере 5 то же, что и в примере 1, но только измельчают отходы бурого угля до размера частиц, равного 0,001-5 мм, и к 1 т этих отходов добавляют 25 кг биогумуса.

В примере 6 то же, что и в примере 5, но только вместо биогумуса добавляют 50 л его водной бактериальной суспензии, полученной после измельчения отходов бурого угля путем перемешивания биогумуса с водой при массовом соотношении 1:10.

Аналогичным образом были проведены эксперименты по осуществлению предлагаемого изобретения с выходящими за рамки граничных значений соотношения бурого угля и активирующей добавки (1:0,01-0,05) и размера частиц измельченного бурого угля или измельченных отходов бурого угля (0,001-5 мм), а так же соотношения биогумуса и воды в водной суспензии биогумуса (1:5-10).

В результате этих экспериментов было установлено:

- использование активирующей добавки в количестве меньшем, чем 0,01 от массы измельченного бурого угля, существенно замедляет процесс его активации, а более, чем 0,05 является избыточным количеством по сравнению с необходимым для активации бурого угля и приводит к удорожанию буроугольного удобрения;

- при размере частиц измельченного бурого угля меньшем, чем 0,001 мм, требуются очень мощные скоростные мельницы, что удорожает процесс, а при более чем 5 мм процесс активации частиц бурого угля замедляется и ограничивает механизированное внесение такого удобрения в почву с помощью стандартного сельхозоборудования, например зерновых сеялок, отверстия которых отрегулированы на размер зерна злаков (в основном не более 5 мм);

- при массовом соотношении биогумуса и воды в водной бактериальной суспензии, при котором воды меньше 5 частей, получается густая суспензия, которую труднее переносить на измельченный бурый уголь, чем жидкую;

- при массовом соотношении биогумуса и воды в водной бактериальной суспензии, при котором воды больше чем 10 частей, увеличивается влажность измельченного бурого угля и он начинает комковаться, что затрудняет механизированный способ внесения его в почву при использовании стандартного сельхозоборудования (зерновых сеялок).

В прилагаемой таблице 1 приведены примеры получения заявляемого буроугольного удобрения.

В таблице 2 приведены данные по выявлению влияния биогумуса и предлагаемого буроугольного удобрения, содержащего измельченный бурый уголь и биогумус, на урожайность зерновых (ржи, пшеницы, кукурузы и ячменя).

В таблице 3 приведены данные по выявлению влияния биогумуса и предлагаемого буроугольного удобрения, содержащего измельченный отходы бурого угля и биогумус, на урожайность картофеля.

Как видно из таблицы 1, смесь измельченного бурого угля (или измельченных отходов бурого угля) с активирующей добавкой - биогумусом или с водной суспензией биогумуса, полученная заявляемым способом, достаточно активирована во всех приведенных в этой таблице примерах 1-6, выбранных в рамках граничных значений соответствующего массового соотношения бурого угля и активирующей добавки (1:0,01-0,05) и размера частиц измельченного бурого угля или измельченных отходов бурого угля (0,001-5 мм), а так же соответствующего массового соотношения биогумуса и воды в его водной бактериальной суспензии (1:5-10), указанных в формуле.

Из таблицы 2 видно, что заявляемое буроугольное удобрение, содержащее измельченный бурый уголь и активирующую добавку - биогумус, по влиянию на урожайность зерновых культур превосходит биогумус.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемое буроугольное удобрение, содержащее измельченный отходы бурого угля и активирующую добавку - биогумус, по влиянию на урожайность картофеля превосходит биогумус.

Как видно из таблицы 2 данного описания и таблицы 1 описания прототипа, заявляемое буроугольное удобрение, содержащее измельченный бурый уголь и активирующую добавку - биогумус, по влиянию на урожайность ячменя превосходит гумат натрия, бурый уголь и прототип.

Таким образом, заявляемое изобретение не только повышает урожайность сельскохозяйственных культур, но и позволяет производить его в любых количествах и у сельхозпроизводителя любого ранга от огородника до крупного сельскохозяйственного предприятия и, кроме того, расширяет ассортимент используемых органических удобрений.

1. Слащинин Ю.И. “20 мешков картошки с каждой сотки”, г.Санкт-Петербург, 1995 г.

2. Лозановская И.Н. с соавт. “Почвоведение”, М., 1993 г., №4, с.117-121.

3. Российский патент RU 2111195, C 05 F 11/02, опубликован 1998 г.

Таблица 1. Примеры получения заявляемого биоактивированного буроугольного (углегуминового) удобрения.
Биологический активатор и его доза на 1 т угля	Характеристика смеси биоактивированного измельченного бурого угля	Характеристика смеси биоактивированных измельченных отходов бурого угля
1.	Биогумус 10 кг	Достаточно активирована	-
2.	Биогумус 25 кг	Достаточно активирована	-
3.	Биогумус 50 кг	Достаточно активирована	-
4.	Водная суспензия биогумуса (5:1)50 л	Достаточно активирована	-
5.	Биогумус 25 кг	-	Достаточно активирована
6.	Водная суспензия биогумуса (10:1)50 л	-	Достаточно активирована

1. Буроугольное удобрение, содержащее бурый уголь и добавку, отличающееся тем, что в качестве добавки оно содержит биогумус при массовом соотношении компонентов 1:0,01-0,05, при этом используют бурый уголь, измельченный до размера частиц 0,001-5 мм.

2. Буроугольное удобрение по п.1, отличающееся тем, что оно содержит биогумус в виде его водной бактериальной суспензии.

3. Буроугольное удобрение по п.2, отличающееся тем, что водная бактериальная суспензия содержит биогумус и воду при массовом соотношении этих компонентов 1:5-10.

4. Буроугольное удобрение по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в качестве бурого угля оно содержит его измельченные отходы с размером частиц 0,001-5 мм.

5. Способ получения буроугольного удобрения, включающий смешивание бурого угля с добавкой, отличающийся тем, что бурый уголь предварительно измельчают до размера частиц 0,001-5 мм, после чего смешивают с добавкой в массовом соотношении компонентов 1:0,01-0,05 до получения однородного сыпучего целевого продукта, причем в качестве добавки используют биогумус.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют биогумус в виде его водной бактериальной суспензии, содержащей биогумус и воду в массовом соотношении соответственно 1:5-10.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в качестве бурого угля используют его отходы.

Изобретение относится к технологии выделения гумусовых кислот (гуминовых и фульвокислот) из гуматосодержащих веществ природного происхождения, в частности из сапропеля, и может найти применение в производстве органоминеральных удобрений, биологически активных добавок, используемых для изготовления косметических изделий, лекарственных препаратов и иных фармацевтических средств.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для приготовления органоминеральных удобрений. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при получении удобрений из твердых горючих ископаемых. .

Изобретение относится к области охраны окружающей среды с использованием препаратов для восстановления техногенно загрязненных почв, грунтов, вод. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения универсальных органоминеральных удобрений. .

Изобретение относится к технологии переработки торфа и может быть использовано для получения биологически активных гуминовых препаратов. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, непосредственно к растениеводству, и касается биологически активных микроэлементсодержащих составов, применяемых как питательно-профилактические средства на разных этапах обработки растений.

Изобретение относится к органоминеральным известковым удобрениям и к способу их получения из продуктов промышленной утилизации и может быть использовано в сельском и лесном хозяйствах.

Изобретение относится к области получения комплексных гуминовых удобрений и может быть использовано для производства хелатных комплексов микроэлементов с гуминовыми кислотами.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам получения органических удобрений и стимуляторов роста из природных гуматсодержащих веществ, например из торфа

Изобретение относится к технологии кожевенного производства, а именно к получению дубителя на основе сульфогуминовой кислоты из окисленного бурого угля

Изобретение относится к торфяной промышленности, а именно к производству питательных сред на основе торфа для выращивания сеянцев лесных культур и садовых пород деревьев и кустарников с закрытыми корневыми системами и экологически чистой овощной продукции в закрытом грунте

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении стимуляторов роста и жидких комплексных органоминеральных удобрений из гумусосодержащих субстратов, содержащих живые почвенные микроорганизмы, а именно из вермикомпоста (биогумуса), зоокомпоста, компостов, бурого угля, торфа и сапропеля

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных микроудобрений на основе лигнина

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве удобрений, средств защиты растений и препаратов, снижающих отрицательные последствия техногенного воздействия на природу

Изобретение относится к области экологии почв, а именно к производству средств на основе природных компонентов, ликвидирующих техногенные загрязнения почв, и может быть использовано при проведении мероприятия по снижению степени загрязнения и токсичности лесных, сельскохозяйственных и других земель с возобновлением биоты

Изобретение относится к переработке торфа и может найти применение в отраслях нефтеобработки, теплоэнергетики сельского хозяйства и других отраслях промышленности

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано в производстве экологически чистых комплексных удобрений из гуматсодержащего сырья

Изобретение относится к переработке торфа, сельскому хозяйству и может быть использовано для получения экологически чистого удобрения, кормовой добавки для животных и птиц, лечебной грязи

Удобрение гумат производят из торфа, бурого угля и других видов сырья. Полученные препараты отличаются уровнем качества и методикой применения. Это нужно учитывать, покупая органическое удобрение.

Из чего делают удобрение гумат

Давайте рассмотрим два важных вида сырья:

И торф, и уголь образуются из остатков растений. В обоих содержатся гуминовые вещества. Но есть существенная разница.

Гумат из угля

Гуминовые вещества включают в себя гуминовые и фульвовые кислоты. Гуминовые кислоты неплохо сохраняются в угле — их молекулы большие и неповоротливые. А вот намного более подвижные фульвовые кислоты постепенно вымываются из угля водой .

Полученный из угля продукт с высоким содержанием фульвовых кислот стоит покупать только в том случае, если вы уверены в происхождении этих самых фульвовых кислот.

Интересный факт — чем больше гуминовых и фульвовых кислот в угле, тем большую ценность он представляет для производителей удобрений и тем меньшую — для потребителей топлива. Чем больше гуминовых веществ в топливе, тем более низким считается его качество.

Что можно сделать из торфа

Мы уже рассказывали о том, как работает производство гуминовых препаратов из торфа, поэтому в подробности вдаваться не будем. Напомним только, что качество продукции зависит от качества сырья. От технологии производства зависит эффективность извлечения и активность гуминовых веществ.

Зачем нам натрий?

Гумат натрия хорош для удобрения свеклы и томатов. Для подкормки остальных культур лучше использовать гумат калия — универсальный препарат. Почему же тогда производители выпускают так много гумата натрия и в добавок к этому утверждают, что оба варианта препарата идентичны по своим свойствам?

Общеизвестно, что избыток натрия действует на растения угнетающе . Но существует устаревшая, но дешевая технология получения гумата натрия. Нужно получить раствор торфа или угля, добавить раствор каустической соды и хорошенько прокипятить. Раствор гуматов натрия почти готов. Он получается очень дешевым. Применять его можно для обработки любых культур, но только в таких количествах, которые не приведут в переизбытку натрия.

Фермер должен это понимать и учитывать, выбирая между дешевыми и эффективными подкормками.

Технологии производства из угля

Химический способ малоэффективен. Например, метод водно-щелочной экстракции медленный и малопроизводительный, но главное — он позволяет извлечь лишь небольшую часть полезных веществ. На сегодняшний день это просто бессмысленная трата ценного сырья.

Физическое воздействие — это обычное механическое измельчение. Вроде бы ничего особенного, но так было до момента, когда начали использовать ультразвук.

Технология синтеза

Для производства органических удобрений в теории подходит самое разное сырье. И это очень важно. Например, калия торфяной жидкий гумат — хорошее удобрение. Но для его производства нужен торф. А добыча торфа очень плохо отражается на экологии.

Органические подкормки можно производить из биогенных отходов. Но делать это экономически невыгодно. Очищать сырье от тяжелых металлов и прочих нежелательных примесей дорого. Гораздо более привлекательным сырьем является пробочная продукция целлюлозно-бумажного производства. Ведь после извлечения целлюлозы из древесины, остается много ценной органики. Но в исходном виде использовать эту органику для производства удобрений нельзя. Сначала нужно преобразовать её в смесь гуминовых веществ. Сделать это позволяет технология производства Лигногумата.

Пример

Препарат содержит смесь гумата калия и натрия. К сожалению, соотношение количества этих веществ не указано, что может быть не совсем удобно для фермеров, точно рассчитывающих дозировки.

То, что состав препарат не указан точно — характерно для препаратов, производимых из натурального сырья. Связано это непостоянством состава и качества исходного сырья.

Любопытно, что жидкий гумат позиционируется, как профессиональное средство для фермеров, а порошкообразный — продается в небольших упаковках удобных для использования на даче и огороде.

В целом жидкий Гумат 7 схож с выпускаемым нашей компанией Лигногуматом калия жидким с набором микроэлементов. В настоящее время Лигногумат постепенно заменяется узкоспециализированными и более эффективными препаратами нового поколения: Нормат Л, Нормат С, Арголан.

Как применять удобрение и стимулятор роста

Методика использования гуматов примерно одинакова независимо от технологии производства. Основные особенности применения гуматов зависят от наличия в препарате дополнительных примесей. Важно различать балластные и безбалластные препараты. Первые используются в качестве удобрений, вторые — в качестве стимуляторов роста.

Эффект от обработки жидким торфяным, угольным или искусственно синтезированным препаратом будет примерно одинаковым. Но это — при условии, что используется качественная продукция. Большой проблемой отечественного рынка являются смеси сомнительного происхождения и качества, которые по сути просто отбивают у людей желание применять гуматы. А ведь они позволяют:

повысить усвояемость минеральных удобрений и снизить их расход;
улучшить характеристики почвы, связать тяжелые металлы.

К тому же они обладают уникальной способностью усиливать действие агрохимикатов. Поэтому слои гуминовых веществ часто включают в состав комплексных удобрений.

Но наибольший интерес растворы гуматов представляют в качестве антистресса и стимулятора роста. Именно поэтому современные фермеры не применяют гумат в составе универсальных удобрений, а сами смешивают растворы гумата с нужными препаратами или используют готовые специализированные смеси, например, Нормат Л и С.

Продуманное и заранее спланированное применение препаратов на основе гуминовых кислот позволяет добиться гораздо большего, чем решение сиюминутных проблем. Конечно, снять стресс после обработки поля гербицидами или пестицидами важно. Но есть и более интересные варианты, например, повышение засухоустойчивости культуры за счет увеличения доли связанной воды в растениях. Или повышение морозоустойчивости. То есть гуматы применяют так, чтобы расширить возможности конкретного сорта или гибрида без вмешательства в его гены. Разве это не потрясающе?!

Ну и конечно, обработки растворами гуматов способствуют повышению урожайности. Но при этом важно развести гумат так, чтобы не испортить раствор, учитывая уровни кислотности используемых компонентов.

В борьбе за плодородие

Повышенный интерес к гуминовым веществам и их производным — гуматам — вызван такими общемировыми тенденциями, как потепление климата и опустынивание. Особенно остро эти проблемы стоят перед странами Юго-Восточной Азии и арабского мира, которые ведут давнюю изощренную борьбу с засухой.

Для России, значительную часть сельскохозяйственных субъектов которой занимают пустынные и засолённые территории, эта проблема не менее актуальна: на данный момент опустыниванию подвержены в совокупности 50 млн гектаров земель. Наибольший масштаб этот процесс приобрел в Прикаспии, особенно в Калмыкии, где 80 % почв подвержено деградации.

Причиной снижения плодородия почв является истощение гуминового слоя, который отвечает за удержание питательных веществ и их доставку к корням растений. Обедненная гуминовыми веществами земля, по сути, бесплодна, поскольку полезные микроэлементы в ней не задерживаются, а вымываются дождями и подземными водами.

В вопросах биоремедиации — восстановления изначальных экологических показателей почвы и воды при ликвидации загрязнений — без гуминовых веществ не обойтись. Их основные функции — сорбция нужных для растений веществ, возобновление многих функций почвы, увеличение всхожести семян и урожайности.

Для извлечения гуминовых веществ и изменения их свойств новосибирские ученые применяют механохимическую технологию, которая, в отличие от классических способов экстракции, не предполагает использования растворителей, сушки и последующей работы с отходами. Проведение механохимических реакций в твердой фазе позволяет модифицировать макромолекулы гуминовых кислот, увеличивать в них содержание заданных функциональных групп.

На земле и под водой

Исследование сорбционной способности гуминовых кислот проводилось на экологическом стационаре Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, расположенном в акватории Новосибирского водохранилища, с помощью метода мезомоделирования.

В рамках эксперимента в первый опытный мезокосм вносилось 100 граммов сорбента на основе бурого угля, модифицированного механохимическим окислением, во втором использовался бурый уголь, механохимически обработанный с гидроксидом натрия. Третий — контрольный — мезокосм оставался без сорбента. На протяжении 16 суток производился отбор представительных проб для контроля.

Чтобы определить содержание тяжелых металлов в воде, ученые пропускали пробу через мембранный фильтр, учитывая таким образом загрязнители, находящиеся в растворенной и связанной формах. Было показано, что гуминовые кислоты могут сорбировать даже высокие концентрации тяжелых металлов.

Важная особенность сорбента в том, что он эффективен при очистке не только сильно загрязненной воды с высокой концентрацией тяжелых металлов, но и воды с рассеянными загрязнениями, которые тяжело поддаются сбору и представляют опасность для живых организмов.

На участках с внесением гуминовых продуктов исследователям удалось добиться увеличения массы травы (на 25 %) и ее высоты (на 42 %). На обработанных участках была выше доля злаковых и ниже доля сорняковых трав и, кроме того, значительно улучшилось состояние почвы. К работе были привлечены сотрудники Сибирского научно-исследовательского института кормов, которые подтвердили результаты эксперимента.

Зеленая технология

Изучение технологии активации бурого угля — комплексная работа, в которой помимо сотрудников Института химии твердого тела и механохимии принимали участие их коллеги из Института неорганической химии им. А.В. Николаева и Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова.

Например, в Центре коллективного пользования НИОХ СО РАН была выполнена аналитическая часть работы: выявлены различия в структуре исходных образцов гуминовых сорбентов и тех, которые получены в результате механохимической обработки. Для этого использовались методы ИК-спектроскопии (пропускание инфракрасного излучения через вещество. — Прим. ред.) и ЯМР-спектроскопии (исследование химических объектов методом ядерного магнитного резонанса. — Прим. ред.).

Читайте также: