Исследователи из Бразилии предложили свои решения для биологизации растениеводства
Исследовательская группа, связанная с Лабораторией полимерных материалов и биосорбентов Федерального университета Сан-Карлоса (UFSCar), штат Сан-Паулу, Бразилия, произвела и испытывает материалы на основе целлюлозы для высокоэффективных удобрений с целью сократить выброс небиоразлагаемых химических веществ в экосистему, пишет Джанет Кантерс в статье на портале informaconnect.com.
Исследования финансировались FAPESP (Исследовательский фонд Сан-Паулу) и проводились под руководством Розелены Фаез, профессора Центра сельскохозяйственных наук (CCA-UFSCar).
В статье, ранее опубликованной в журнале Carbohydrate Polymers, ученые рассказали, как они использовали модифицированную наноцеллюлозу для медленного и контролируемого выделения питательных веществ, содержащихся в удобрении, в почву, учитывая, что азот, фосфор и калий хорошо растворимы.
На рынке доступны продукты с контролируемым высвобождением, но большинство из них изготовлены из синтетических полимеров, не поддающихся биологическому разложению.
Исследователи из UFSCar разработали совершенно другой продукт, в котором химическая реакция между модифицированной наноцеллюлозой и минеральными солями удерживает питательные вещества в почве. «Мы сосредоточились на самых серьезных проблемах - нитратах и калии. Разработанный нами материал является полностью биоразлагаемым и высвобождает эти питательные вещества примерно с той же медленной скоростью, что и доступные синтетические материалы», поясняет Фаез.
Наноцеллюлоза ученые произвели из чистой целлюлозы, пожертвованной бумажной фабрикой. Нанофибриллы были функционализированы положительными и отрицательными зарядами для усиления взаимодействия в синергии «полимер-питательные вещества».
«Поскольку соли также состоят из положительно или отрицательно заряженных частиц и обладают высокой растворимостью, мы предположили, что отрицательно заряженная наноцеллюлоза будет реагировать с положительными ионами в солях, в то время как положительно заряженная наноцеллюлоза будет взаимодействовать с отрицательными ионами, снижая растворимость солей. Это подтвердилось, и группе удалось модулировать высвобождение питательных веществ в соответствии с типом частиц в материале», - отметила Дебора Франса, первый автор исследования.
Группа изготовила продукт в форме таблеток двумя методами (распыление и распылительную сушку для инкапсулирования питательных веществ в наноцеллюлозу с последующей тепловой обработкой полученного порошка, который прессовали в форме) и оценила его эффективность с точки зрения выделения питательных веществ в почву.
«Мы оценивали поступление питательных веществ в почву и биодеградацию материала на участке в течение 100 дней. Мы намеренно использовали очень бедную почву с небольшим количеством органического вещества, чтобы легче увидеть физические последствия применения продукта. Результаты оказались многообещающими», говорит Фаез.
Вторую статью о горшке, который сам по себе является подкормкой, группа опубликовала в журнале Industrial Crops and Products при участии химика Лукаса Луиса Месса. Цель работы состояла в том, чтобы извлечь целлюлозу из жмыха сахарного тростника и модифицировать ее с отрицательным зарядом поверхности путем фосфорилирования (добавление группы фосфора), чтобы обеспечить контролируемое высвобождение калия. Теоретически доставка питательных веществ растениям будет замедляться из-за фосфорилирования целлюлозы, что создаст поверхностные анионные заряды, которые будут связываться с катионами макроэлементов и микроэлементов.
Группа подготовила три типа структур с фосфорилированной целлюлозой: высушенную в печи бумагоподобную пленку, высушенный распылением порошок и лиофилизированную пористую массу, похожую на пенополистирол. Было замечено, что сушка вымораживанием или лиофилизация оставляет питательные вещества в пустотах, оставшихся после удаления воды.
«С технологической точки зрения бумажная структура была лучшим материалом, который мы производили для контролируемой доставки питательных веществ. Из этой бумаги можно создать несколько продуктов», - прокомментировала Фаез. Группа смогла разработать небольшие горшки для выращивания рассады. Когда этот материал разлагается, содержащийся в нем фосфор высвобождается.
Биоразлагаемые горшки для размножения уже доступны на рынке. «Наш продукт имеет встроенное удобрение, что является большим конкурентным преимуществом. Действительно, мы подали заявку на патент, а первую закупку сделал производитель цветов в Сан-Паулу», говорит Фаез».
(Источник: informaconnect.com. Автор: Джанет Кантерс. Фото: Дмитрий Лукьянов).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости.