После того, как исследовательница сделала открытие по самосборной металлической нано-пленке для азотфиксирующей бактерии, она открыла свою компанию с целью продвижения технологий регенеративного земледелия.
Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Массачусетского технологического института, в котором говорится о новой технологии для популярной азотфиксирующей бактерии: «На производство химических удобрений приходится около 1,5% мировых выбросов парниковых газов. Химики Массачусетского технологического института надеются помочь уменьшить этот углеродный след, заменив некоторые химические удобрения более устойчивым источником — бактериями.
Бактерии, способные превращать газообразный азот в аммиак, могут не только обеспечивать растения питательными веществами, но участвовать в регенерации почвенного плодородия, что, в свою очередь, повышает урожайность культур. Однако эти бактерии чувствительны к теплу и влажности, поэтому их производство и доставку на фермы сложно масштабировать.
Чтобы преодолеть это препятствие, инженеры-химики Массачусетского технологического института разработали металлоорганическое покрытие - оно защищает бактериальные клетки от повреждений, не препятствуя их росту или функционированию. Бактерии в броне из нанометалла уже прошли тесты на разных культурах, показав улучшение всхожести семян, например, кукурузы и салата бок-чой.
Ариэль Ферст, доцент кафедры химического машиностроения Пола М. Кука в Массачусетском технологическом институте и старший автор исследования, поясняет суть изобретения: «Мы можем защитить бактерий от процесса высыхания, а также распределять их гораздо проще и с меньшими затратами, поскольку они сами представляют собой сухой порошок, а не жидкость. В таком состоянии бактерии могут выдерживать температуру до 50 градусов Цельсия, то есть, не нужно использовать холодное хранилище для этих микробов».
Бенджамин Берк и постдокторант Ганг Фан являются ведущими авторами статьи в открытом доступе, которая опубликована в JACS Au. Студенты Массачусетского технологического института Прис Васуванич и Эван Мур также являются авторами исследования.
Как известно, экологи давно порицают азотные химудобрения, произведенные по процессу Гарбера-Боша, в котором используется чрезвычайно высокое давление для соединения азота из воздуха с водородом для получения аммиака.
Сторонники экологически ответственного и органического земледелия считают синтетические азотные удобрения причиной истощения почвенной органики и значительного углеродного следа. Поэтому фермерам, поддерживающим идеологию, предлагаются альтернативы: севооборот, компостирование и азотфиксирующие бактерии, помогающие преобразуют газообразный азот в аммиак.
Однако, цены на азотфиксирующие микробные удобрения зашкаливают, а сами биопродукты при ненадлежащем хранении теряют эффективность. Поэтому мало кто из фермеров готов инвестировать в покупку столь хрупкого товара.
Чтобы защитить микробы и сделать их более приемлемыми в фермерской практике, исследователи под руководством Ферст решили нанести покрытие, называемое металло-фенольной сеткой (MPN), выполнив тем самым инкапсуляцию. Ранее те же ученые разработали этот подход для инкапсуляции микробов для других целей, таких как защита терапевтических бактерий, доставляемых в пищеварительный тракт.
Покрытие содержат два компонента — металл и органическое соединение, называемое полифенолом, — которые могут самособираться в защитную оболочку. Металлы, используемые для покрытий, включая железо, марганец, алюминий и цинк, считаются безопасными в качестве пищевых добавок. Полифенолы, которые часто встречаются в растениях, включают такие молекулы, как дубильные вещества и другие антиоксиданты.
«Мы используем эти натуральные пищевые соединения, которые, как известно, сами по себе приносят пользу, а затем они образуют маленькие доспехи, защищающие микробы», — говорит Ферст.
Для этого исследования ученые создали 12 различных MPN и использовали их для инкапсуляции Pseudomonas chromraphis, азотфиксирующей бактерии, которая также защищает растения от вредных грибов и других вредителей. Они обнаружили, что все покрытия защищают бактерии от температур до 50°C, а также от относительной влажности до 48%. Покрытия также сохраняли микробы живыми во время процесса сублимационной сушки.
Ферст основала компанию Seia Bio для коммерциализации покрытых оболочкой бактерий для крупномасштабного использования в регенеративном сельском хозяйстве. Она надеется, что низкая стоимость производственного процесса поможет сделать микробные удобрения доступными для мелких фермеров».
(Источник: Massachusetts Institute of Technology. Автор: Энн Трафтон. Автор изображения: Анна Медведева, AgroXXI.ru).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.