Вісник НАН України. 2016. № 4. С. 85-91.

КАЛІНІЧЕНКО Кіра Володимирівна –
кандидат хімічних наук,
старший науковий співробітник відділу колоїдної технології природних систем
Інституту біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України,

KirKa_@bigmir.net

СТВОРЕННЯ ВИСОКОЕФЕКТИВНИХ ҐРУНТОСУБСТРАТІВ НА ОСНОВІ ГЕЛЕВИХ КОМПОЗИЦІЙ ДЛЯ РОСЛИННИЦТВА ТА РЕКРЕАЦІЇ ТЕХНОГЕННИХ ЗЕМЕЛЬ
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України
2 березня 2016 року

Однією з актуальних еколого-хімічних проблем сьогодення є раціональна утилізація мулових відходів станцій біологічного очищення муніципальних стічних вод. Такі відходи багаті на есенціальні для рослин біоелементи і є складними біоколоїдними системами. Систематичні дослідження колоїдно-хімічних взаємодій мулових біогелів і акрилових гідрогелів з важкими металами (мікроелементами) дозволили розробити інноваційний біотехнологічний процес повної утилізації мулових відходів як ефективної компоненти ґрунтосубстратів для рослинництва.

Ключові слова: мулові біогелі, рН-чутливі акрилові гідрогелі, утилізація відходів, добрива, ґрунтосубстрати, штучні ґрунти.

Сьогодні внаслідок збільшення населення планети, обмеженості харчових ресурсів і забруднення навколишнього середовища токсичними антропогенними відходами проблема одержання екологічно чистої рослинної продукції та підвищення її врожайності є актуальною для всього світового співтовариства. Вирішенню цієї проблеми може сприяти використання мікродобрив, ґрунтосубстратів або штучних ґрунтів на основі рН-чутливих акрилових гідрогелів і мулових біогелів (продуктів переробки відходів станцій біологічної очистки муніципальних стічних вод).

Акрилові гідрогелі є сорбентами нового покоління (smart hydrogels) з унікальною властивістю різко і багаторазово змінювати свій об’єм у циклах «набухання-стиснення / колапс» навіть за невеликих змін параметрів навколишнього середовища. При набуханні відбувається включення речовин із зовнішнього розчину в гідрогелевий матрикс, при стисненні – їх контрольоване вивільнення. Саме ці властивості визначили вибір акрилових гідрогелів як вмістилища корисних для рослин біоелементів і води.

Як дешеве джерело есенціальних нутрієнтів ми пропонуємо використовувати мулові біогелі. Це зумовлено, по-перше, тим, що біогелі збагачені органічною речовиною (понад 50%), містять екологічно важливі мікроорганізми та всі необхідні для нормального розвитку рослин макроелементи (N – 4,1–10,5%; P – 2,2–3,7%; K – 0,2–0,4%) і мікроелементи (Zn, Mn, Fe, Cu, Co, Ni, Cr), вітаміни групи В (до 1,597 мг/кг), амінокислоти (незамінні – 3,6–7,9% у сухому протеїні, замінні – 2,1–5,5% у сухому протеїні). А по-друге, тим фактом, що завдяки поширеності біологічного способу очищення стічних вод у всьому світі щороку утворюються мільйони тонн мулових осадів [1]. Так, у США кількість утворених за рік осадів сягає понад 7 млн т, у Німеччині – 2,750, в Україні – 0,180. На жаль, в Україні мулові відходи практично не утилізують, їх просто складують на спеціально обладнаних майданчиках, які займають величезні приміські території. Наприклад, у м. Києві їх площа становить 200 га. У результаті це призводить до значних екологічних та економічних проблем, що зростають з кожним роком.

У світовій практиці залежно від якості і складу осадів застосовують різні способи утилізації мулових відходів (рис. 1), найпоширенішим з яких є використання у сфері землеробства, зокрема в сільському господарстві, лісівництві, садівництві, зеленому міському господарстві (для озеленення паркових зон, узбіч доріг, кортів для гольфу, цвинтарних територій тощо), а також для рекультивації виснажених і техногенно забруднених земель. Це зумовлено збагаченістю мулових осадів біоелементами. Однак основною перепоною для застосування мулових відходів у сільському господарстві є підвищений вміст важких металів, які в адекватних концентраціях є есенціальними мікроелементами для рослин, а у високих – стають причиною фітотоксичності мулових осадів (табл. 1). Повний текст