Поиск - новости науки и техники

На новый срок. Отходы, благодаря микробам, превращаются в полезные продукты.

Летом на велосипеде, зимой – на коньках и лыжах. В свободное время Ирина МИЛЕНТЬЕВА отдает предпочтение активным видам отдыха, в первую очередь тем, которые сочетают в себе скорость и движение вперед. Это – характер. В работе он проявляется особенно ярко. В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности молодой ученый успевает делать многое. Доцент кафедры “Бионанотехнология” кандидат технических наук И.Милентьева читает лекции студентам и ведет с ними практические занятия. А еще она – старший научный сотрудник Научно-образовательного центра института, где успешно решает перспективные исследовательские задачи. Сейчас, например, в рамках проекта, поддержанного в прошлом году грантом Президента РФ, разрабатывает микробиологические биопрепараты для конверсии органических отходов и изучает их влияние на физиологическое состояние бактериального сообщества почвы.

– Невольно обращает на себя внимание слово “конверсия”. Не приходилось встречать его в таком контексте. Что оно здесь означает?
– В нашем случае под этим термином подразумевается превращение отходов с помощью живых организмов в вещества, пригодные для дальнейшего использования в сельском хозяйстве, – объясняет Ирина Сергеевна. – Расскажу немного о проблеме. Население планеты постоянно растет, и это влечет за собой увеличение количества и разнообразия отходов. Основные их “поставщики” – промышленные и сельскохозяйственные предприятия. В России только отходов органического происхождения за год образуется более 750 миллионов тонн. Пальма первенства здесь принадлежит аграрно-животноводческому комплексу, который, мягко говоря, не самым лучшим образом влияет на состояние окружающей среды. Из-за этого ряд регионов страны имеют признаки зон чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия.
Но на отходы можно взглянуть не только как на нечто, приносящее лишь неприятности. По сути, это недоиспользованное сырье, которое желательно вновь пустить в дело. Если разработать методы управления процессами деструкции отходов с помощью микроорганизмов, то из побочных продуктов деятельности сельхозпредприятий удастся получать экологически безопасные удобрения, а заодно – предотвращать загрязнения окружающей среды.
Поиск новых возможностей микробиологической утилизации отходов растительного и животного происхождения – одна из основных проблем, которыми мы занимаемся в ходе работы над проектом.
– В его названии идет речь и о необходимости изучать состояние бактериального сообщества почвы. Что это за сообщество и почему надо заботиться о его благополучии?
– Известно, что в окружающей нас среде (воде, воздухе, почве) большое количество самых разных микроорганизмов. Они участвуют во всех процессах разложения веществ в природе. Особый интерес для них представляет почва, для которой их присутствие тоже полезно. Здесь хорошие условия для развития бактерий, микроскопических грибов, дрожжей, другой микрофлоры. В составе такого сообщества заметное место занимают бактерии под названием родококки, устойчивые к различным типам загрязнений и хорошо разлагающие органические субстраты.
В современных условиях постоянно растущего загрязнения окружающей среды почвенным микроорганизмам приходится сталкиваться с огромным разнообразием токсичных устойчивых органических соединений. Они нарушают экологическую функцию почвы как “бактериального фильтра” и представляют опасность для животных и для человека. Исправить ситуацию позволяют органические удобрения. В сельском хозяйстве сейчас используется более 200 их видов, различающихся по своему происхождению, свойствам, технологиям производства и применения, воздействию на плодородие почв и увеличение урожайности.
Основное преимущество органических удобрений в том, что они поддерживают (или восстанавливают) механизмы естественного развития окружающей среды. Почва должна получать от них нужное количество влаги и широкий спектр питательных элементов. Поэтому так много их видов.
Попадая в почву, органическое вещество усваивается растениями не напрямую. Сначала оно разлагается до состояния минеральных соединений. Этот процесс обеспечивают бактерии, грибы и других почвенные организмы, которые принимают также непосредственное участие в формировании гумуса, поддерживающего запас питательных веществ в почве и ее плодородие.
Для увеличения производства качественной сельскохозяйственной продукции нужны удобрения, содержащие микроэлементы молибдена, марганца, меди, железа, бора, цинка. Каждый из них выполняет строго определенную роль в обмене веществ, питании растений и не может быть заменен чем-то другим.
Большая часть элементов, содержащихся в почвах, также напрямую недоступна растениям, так как они обычно находятся в “связанном” состоянии, в виде устойчивых нерастворимых солей. Поэтому и в данном случае растениям требуется помощь микроорганизмов, которые выделяют в почву ферменты, растворяющие минеральные соли, благодаря чему они всасываются корневой системой.
Проблему сохранения и повышения почвенного плодородия можно решить, только используя комплекс мер, среди которых одна из главных – рациональное и экологически безопасное применение органических удобрений и внедрение в их состав почвенных микроорганизмов.
– Существуют ли уже готовые микробиологические препараты для конверсии органических отходов?
– Сегодня на российском рынке есть биопрепараты для ускоренной переработки растительных отходов в гумус: “Компост Детач”, “Уникал®”, “Вейст Трит”, “Водограй 200К”, “Septifos Vigor”. Они содержат целые сообщества живых полезных почвенных микроорганизмов. Основные недостатки, сдерживающие их повсеместное использование, – это высокая стоимость, низкая степень биодеструкции перерабатываемых отходов и недостаточная изученность влияния микроорганизмов, входящих в состав препаратов, на бактериальное сообщество почвы.
Разрабатывая новые микробиологические биопрепараты для утилизации органических отходов и изучая их влияние на физиологическое состояние бактериального сообщества почвы, мы получаем результаты, позволяющие решать некоторые серьезные задачи. В их числе экологическая оптимизация биологической переработки органических отходов, оценка эффективности применения продуктов, полученных в результате утилизации органических отходов в системе “почва – растение”, а также определение экономической рентабельности переработки органических отходов в биостимуляторы растений, повышение результативности утилизации отходов органического происхождения и сохранности их сырьевого потенциала.
При создании биопрепаратов мы выбрали пять штаммов микроорганизмов, отличающихся высокой степенью продуктивности переработки отходов. Кроме того, каждый штамм обладает присущими одному ему полезными свойствами и выполняет конкретную роль. Различные комбинации этих штаммов позволяют получить препараты с различной эффективностью утилизации побочных продуктов сельского хозяйства. Достигнут многообещающий результат.
– Что способствовало этому?
– Мне кажется, главное в том, что мы правильно выбираем микроорганизмы для создания высокоэффективных биопрепаратов и держим курс на увеличение скорости процесса переработки отходов.
– Какие еще результаты стоит отметить и что предстоит сделать?
– За первый год исследований мы провели комплексный анализ отходов растительного и животного происхождения на основе их химического, физико-механического состава и биологических свойств, а также оптимизировали набор микроорганизмов, выполняющих биоконверсию органических отходов. Наши результаты позволят не только использовать органические отходы для повышения биопродуктивности растений и почвенного биоразнообразия, но также регулировать и управлять процессом их превращения в удобрения и биостимуляторы с нужными свойствами.
Мы пока сотрудничаем с небольшими компаниями Кемеровской области, например ООО “МКС”, ООО “Биотек”, работающими в сфере пищевой и перерабатывающей промышленности. Думаю, что после того, как закончим полный комплекс научных исследований и получим готовый продукт, нашей технологией и биопрепаратами для конверсии органических отходов заинтересуются и крупные перерабатывающие предприятия.

На диаграмме: Структура образования отходов АПК в РФ

Василий ЯНЧИЛИН
Иллюстрации предоставлены И.Милентьевой

Нет комментариев