 |
Ученые Пермского Политеха на 100% очистили от токсичного азота сточные воды с помощью дрожжей
Ученые Пермского Политеха разработали полностью безотходную технологию производства струвита, которая позволяет избавляться от его остатков с помощью дрожжей. Методика позволяет удалять 100% аммонийного азота и 96,7% фосфора, то есть сохранять воду абсолютно чистой.
Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Для роста и развития растениям критически необходимы два ключевых элемента: азот и фосфор. Азот является основным строительным материалом для белков, хлорофилла и нуклеиновых кислот. Он отвечает за быстрый рост зеленой массы, насыщенный цвет листьев и общее состояние растений. Фосфор же играет жизненно важную роль в энергетическом обмене клеток, способствует развитию мощной корневой системы, ускоряет цветение и плодоношение, а также повышает устойчивость к заболеваниям и стрессам.
Обычно растения получают азот и фосфор из природных источников: из воздуха и разложения органических остатков (навоз, компост). Однако в интенсивном земледелии или на бедных кислых и песчаных почвах естественных запасов часто недостаточно — элементы вымываются дождями или поглощаются микроорганизмами. Поэтому без дополнительных удобрений достичь высокой урожайности невозможно, особенно в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями, например, на Северо-Западе России.
Проблема традиционных удобрений тоже заключается в их быстрой растворимости. Они помогают урожаю, но до 50% азота и фосфора все равно вымывается из почвы после полива или дождя, при этом загрязняя водоемы. Поэтому все чаще используют «умное» удобрение – струвит, который получают из переработанных сточных вод. В отличие от обычных подкормок он отдает растениям азот и фосфор постепенно, медленно растворяясь в почве в течение всего сезона, что повышает усвоение элементов до 90%. Кроме того, он снижает нагрузку на экосистемы и экономически выгоден в долгосрочной перспективе.
– Одна из современных технологий позволяет получать струвит почти безотходно. Сперва сточные воды, богатые азотом и фосфором, поступают в специальный реактор, куда добавляют раствор с магнием. Затем эти три компонента (магний, аммоний и фосфат) соединяются и образуют твердые мелкие кристаллы, которые и представляют собой струвит. Они оседают на дно, их отделяют от воды, сушат — и получается готовое удобрение для растений, – рассказывает Дарья Нестерова, студентка кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
Технология хороша тем, что для синтеза не требуется избыток компонентов и в сточные воды не попадает большое количество фосфора и азота. Однако получаемые кристаллы очень малы, поэтому до 1% их массы все же может проходить через фильтры и попадать в уже очищенную воду. Концентрация в 1%, может показаться незначительной, но это может запустить цветение ядовитых водорослей, привести к гибели рыбы и сделать воду непригодной для питья и купания.
Чтобы снизить эти риски, важно до конца очищать воду от проскочивших частиц струвита. В настоящее время для этого пробовали использовать микроорганизмы, которые питаются этими элементами – зеленые микроводоросли Chlorella sp., Scenedesmus sp. Однако они не справляются с высокими концентрациями фосфора и не могут перерабатывать нерастворимые вещества.
Ученые ПНИПУ предложили использовать дрожжи Yarrowia lipolytica. Они исследовали процесс очистки стоков от производства струвита с их помощью. На первом этапе выращивали дрожжи в жидкой среде 11 дней. На втором этапе эксперимента к ним добавили порошок струвита и отслеживали, как меняется кислотность среды при комнатной температуре 20°C. Это позволяет понять, насколько успешно происходит растворение струвита дрожжами.
– Эксперимент показал, что Yarrowia lipolytica эффективно очищают воду от остатков удобрения. При добавлении 1 г/л их рост ускорялся, но при повышении концентрации до 2 г/л – замедлялся из-за «передозировки». При добавлении даже такой критически высокой концентрации струвита дрожжи смогли удалить 100% аммонийного азота и 96,7% фосфора. То есть, идеально справились со своей задачей, – комментирует Юлия Кузнецова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.
После эксперимента требовалось узнать, можно ли такую очищенную воду повторно использовать для производства новых партий удобрения. После проверки инфракрасным спектрометром выяснилось, что она оказалась чистой и пригодной для повторного синтеза струвита.
Так, методика ученых Пермского Политеха помогает на 100% очистить сточную воду от азота и на 96.7% от фосфора. Это позволяет создать замкнутый цикл на производстве удобрений и сэкономить огромное количество водных ресурсов.
Внедрение такой технологии на предприятиях позволит предотвратить попадание азота и фосфора в реки и озера, сохраняя водоемы чистыми. Технология делает производство струвита полностью безотходным. Это шаг к более устойчивому и зеленому сельскому хозяйству.
Контактное лицо: Слюсарь Полина Алексеевна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:38, 03.09.2025
Количество просмотров: 215
Страна: Россия
| Ученые Пермского Политеха с помощью ультразвука удешевили очистку воздуха на 20%, ПНИПУ, 14:46, 30.09.2025, Россия |
9 |
| Ученые Пермского Политеха усовершенствовали технологию создания углеродного поглотителя, который одновременно улавливает из воздуха два этих токсичных газа. Они впервые применили ультразвук для его изготовления, что позволило повысить эффективность процесса получения и качество готового продукта. Его себестоимость при этом снизилась на 20%. |
|
| Ученые Пермского Политеха доказали биоразлагаемость эстеровых моторных масел, ПНИПУ, 23:19, 24.09.2025, Россия |
25 |
| Ученые Пермского Политеха провели эксперимент и выявили скорость разложения эстеровых масел в почве. Это позволило экспериментально доказать, что перспективные компоненты «зеленого» продукта — эфиры жирных кислот — разлагаются природными микроорганизмами всего за 23 дня. Это в 5-10 раз быстрее обычных моторных масел, которые загрязняют окружающую среду на десятилетия. |
|
| Ученые Пермского Политеха развеяли 7 мифов о дислексии, ПНИПУ, 22:51, 24.09.2025, Россия |
25 |
| По данным Международной ассоциации дислексии, около 17–23% населения Земли имеют симптомы этого нарушения. Ученые ПНИПУ объяснили, из-за чего оно возникает, как влияет на интеллект и почему не является заболеванием, как связано с СДВГ и почему не стоит специально упрощать программу обучения для таких детей. |
|
| Эксперт ПНИПУ рассказала, что делать при встрече с дикими животными в лесу, ПНИПУ, 20:52, 21.09.2025, Россия |
363 |
| Осенний сезон пробуждает у многих людей азарт тихой «охоты», но в лесу даже опытный собиратель сам рискует превратиться в «добычу». В сентябре особенно опасно столкнуться с дикими лосями. Ученая Пермского Политеха рассказала, как обезопасить себя и своих близких от непредвиденных встреч с обитателями дикой природы. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, какие масла полезны для питания, а какие опасны, ПНИПУ, 20:49, 21.09.2025, Россия |
373 |
| Готовка на подсолнечном масле и употребление изделий, содержащих пальмовое, приводят ко множеству проблем со здоровьем. Ученые ПНИПУ рассказали, как рафинируют масло, в чем польза оливкового для диабетиков, а кокосового – для больных Альцгеймером и зачем употреблять масло грецкого ореха на грудном вскармливании. |
|
|
|
