Нанобиочар на страже экологической и продовольственной безопасности

Учёные молодежной лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского Южного федерального университета, работающие по программе развития Межрегионального научно-образовательного центра Минобрнауки России, а также РФФИ в рамках проекта «Nano-biochar: новое решение для устойчивого сельского хозяйства и восстановления окружающей среды», показали возможности применения нанобиоугля для устойчивого производства сельскохозяйственных культур и улучшению экологического состояния почвы.

Как рассказал в.н.с. Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ Вишну Раджпут: «Нанобиочар показал различный элементный состав, ароматическую полярную природу, рН, катионообменную способность, большую площадь удельной поверхности, улучшенные характеристики пор. Было обнаружено, что нанобиоуголь, полученный из лигнина, содержит различные функциональные группы, включая гидроксильные, карбоновые, карбонильные, эфирные и ароматические свойства, что полезно для восстановления загрязненной почвы».

Размер нанобиоугля в основном контролируется во время пиролиза биомассы, особенно за счет увеличения продолжительности температуры пиролиза и степени измельчения материала. Измельчение производилось со скоростью 500 оборотов в минуту, в результате чего получался высокодисперсный нанобиочар. Механическое измельчение также является еще одним многообещающим методом синтеза нанобиочара высокого качества. Высококачественный нанобиоуголь был получен из отходов растительного сырья с использованием высокотемпературной карбонизации (800°C в течение 2 ч.) в потоке азота с последующим процессом шарового помола, который может свести к минимуму отходы.

Применение нанобиоугля (0,1-1,0%) существенно улучшает качество почвы, повышает пригодность для роста и развития сельскохозяйственных растений, обеспечивает подходящую среду для микробов за счет увеличения пор почвы и способности удерживать воду с последующим улучшением ее плодородия. Взаимодействие нанобиоугля с почвами модулирует различные микробные процессы и мобилизацию макроэлементов, таких как фосфор. К тому же нанобиоуголь легко поглощается корнями растений и улучшает рост.

«На сегодняшний день стратегии нановосстановления продемонстрировали значительный вклад в охрану окружающей среды и предотвращение загрязнения. Нанобиочар открывает огромные возможности в сельскохозяйственной практике. К настоящему времени проведенные исследования отразили существенные изменения в физико-химических и биологических характеристиках почв после внесения в почву нанобиочара. Чрезвычайно малый размер нанобиочаров, предлагающий значительную площадь поверхности, делает их незаменимым препаратом для восстановления окружающей среды от неорганических и органических загрязнителей, улучшает качество почвы и, следовательно, урожайность», – поделилась один из исполнителей проекта Светлана Сушкова.

«Для полевого применения нанобиоугля требуются долгосрочные исследования, основанные на адсорбции-десорбции загрязняющих веществ окружающей среды или питательных веществ растений. Однако, основываясь на настоящем исследовании, можно утверждать, что применение нанобиоугля в сельском хозяйстве может быть многообещающим подходом к устойчивому производству сельскохозяйственных культур и улучшению здоровья почвы, а также улучшению биологических характеристик», – отметила руководитель проекта РФФИ Татьяна Бауэр.

ЮФУ