Если климат засушливый, без орошения сельхозугодий урожая не видать. А что если водных ресурсов не хватает — как, например, в степях на юге страны и особенно в Крыму? Помочь в таких случаях может наука. Свое решение проблемы предложили ученые Воронежского государственного университета (ВГУ).
Но сначала немного предыстории. Осенью прошлого года калифорнийская фирма Solid Rain начала выпуск одноименного сорбента с высочайшей поглощающей способностью. Мелкие гранулы, впитавшие воду, будучи внесены в почву, в течение долгого времени отдают свою влагу корням, благодаря чему сельхозкультуры не перестают расти даже во время засухи. Автор проекта мексиканский инженер-химик уже несколько лет понемногу продавал чудо-порошок своим соотечественникам-фермерам, а сейчас собирается распространять его по всему миру. Говорят, что благодаря его использованию урожайность поднимается до 300%. Однако есть одно крупное “НО”: порошок очень недешев.
Ректор ВГУ Дмитрий Ендовицкий поручил ученым двух кафедр (аналитической химии, общей и неорганической химии) заняться исследованиями сорбентов типа “Solid Rain”. Небольшую партию “твердой воды” (так эти сорбенты стали называть в России) закупили в Мексике сотрудники Департамента сельского хозяйства Воронежской области по заданию вице-губернатора А.Спивакова.
Тема для воронежских ученых не новая: на кафедре аналитической химии ВГУ еще в 50-х годах прошлого века начались работы в области хроматографии, ионного обмена и мембранных процессов под руководством профессора Валентина Мелешко. Все перечисленное лежит в основе реакций между сорбентом и сорбатом (сорбент — поглотитель веществ, сорбат — поглощаемое вещество). Эти исследования были продолжены следующими заведующими кафедрой — Геннадием Чикиным и Владимиром Шапошником.
Сейчас в лабораториях кафедры аналитической химии и научно-образовательного центра (НОЦ) “Иониты и мембраны” ученые под руководством заведующего кафедрой профессора Владимира Селеменева занимаются хроматографическим выделением, разделением и анализом неорганических ионов и физиологически активных веществ. Исследования по направлению “твердая вода” ведутся в рамках научной школы “Равновесные и неравновесные процессы с элементами самоорганизации при взаимодействии сорбентов с физиологически активными веществами”. При содействии НОЦ уже 14 лет издается журнал “Сорбционные и хроматографические процессы”, входящий в перечень ВАК. В исследованиях принимают участие научные сотрудники, аспиранты, бакалавры и магистры химического факультета. По линии кафедры аналитической химии и НОЦ раз в три года проводятся Всероссийские научные конференции с международным участием по термодинамике и кинетике ионообменных процессов.
Как рассказал профессор В.Селеменев, мексиканские сорбенты представляют собой полимерное соединение на основе полиакрилатов и полиакриламида калия. Их особенностью является способность поглощать и удерживать воду внутри полимерного каркаса (1 кг сухих гранул “вмещает” до 300-500 литров воды), что приводит к увеличению размеров гранул в 100 раз. Полимер вносится в почву, и при наступлении засушливого периода удерживаемая вода извлекается корневой системой растений. Кроме “Solid Rain” существует еще один полимер с аналогичными свойствами — сорбент “Терапевт”, который производится учеными Украины и США.
В НОЦ ВГУ также был получен сорбент подобного типа. Он отличается от двух названных способом синтеза, а также тем, что наряду с водой может поглощать микроэлементы и питательные вещества. В результате этого корни растений одновременно получают и воду, и необходимые микроэлементы. При дегидратации полимера в почве гранулы уменьшаются, возвращаясь к исходному размеру (100-2000 микрон). При обильном дожде или поливе снова набухают, впитывая воду. Цикл гидратации-дегидратации полимера может повторяться многократно. Полимер не растворяется в воде, при поливе не вымывается из почвы и может успешно работать при одноразовом внесении в почву 5-10 лет. По предварительным оценкам, стоимость одного килограмма сорбента, синтезируемого в ВГУ, составит 10-12 долларов за килограмм, в то время как стоимость зарубежных аналогов находится в пределах 20 долларов и выше.
Использование таких сорбентов экономически гораздо эффективнее, чем обычный и капельный полив: потребление влаги при поливе растений сокращается более чем на 50%, снижается частота полива.
Сорбенты типа “твердая вода” могут стать незаменимыми при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых районах, в том числе на юге Воронежской области, в Волгоградской и Астраханской областях, а также в Джанкойском районе Республики Крым, над которым шефствует Воронежская область. Внедрением воронежской “твердой воды” займется малое предприятие при НОЦ ВГУ “Иониты и мембраны”. Производство сорбента и полевые испытания совместно с сотрудниками Воронежского государственного аграрного университета станут возможны благодаря финансированию со стороны областного Департамента сельского хозяйства.
Наталия БУЛГАКОВА
Фото предоставлено В.Селеменевым
Нет комментариев