В ПНИПУ предложили метод более экологичного производства удобрения струвита

Исследования, которые позволили определить условия, обеспечивающие более эффективное производство удобрения пролонгированного действия — минерала струвита, и снижающие токсичность промышленных сточных вод, выполнили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 23 января сообщает пресс-служба вуза.

Минерал струвит (формула Mg (NH₄) (PO₄)⋅6H₂O), содержащий важные питательные элементы для роста растений магний, азот и фосфор, широко используется в сельском хозяйстве. Поскольку это удобрение медленно растворяется в воде, то обладает пролонгированным действием, что снижает риск переудобрения, а также оно не смывается в результате интенсивного полива или проливных дождей. Кроме того, оно улучшает структуру почвы.

В промышленных масштабах струвит получают химическим осаждением из соляных растворов, при этом в осадок выпадает фосфат магния-аммония. Данный метод прост, дешев и позволяет получать это удобрение из отходов промышленных стоков. Однако в воде, которая остается после производства струвита, может оставаться много веществ, высокая концентрация которых вредна, в том числе аммоний. Попав в водоем, он приводит к его зарастанию, что нарушает экологию.

Ученые Пермского Политеха экспериментально определили условия, при которых продуктивность производства струвита увеличивается до 98–99% выхода конечного продукта. Для этого они синтезировали промежуточный активный компонент, который способствует быстрому и полному выделению минерала из раствора. Соответственно, сточные воды при этом содержат меньшее количество вредных веществ.

В ходе экспериментов политехники растворяли магниевую и натриевую соли в очищенной воде в разных пропорциях, получив в результате особую водно-солевую систему, в которой и образуется этот промежуточный активный компонент. Он представляет собой вязкое вещество, способное усиливать химическую реакцию выделения струвита из раствора.

Доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук Юлия Кузнецова рассказала о результатах экспериментов:

«Мы установили ключевые условия более эффективного и полного получения струвита. Этому способствует минимизация количества воды в солевом растворе и применение вязкого промежуточного продукта. Это дополнительная, но оправданная операция в технологическом процессе. При использовании модифицированной технологии химического осаждения струвита можно добиться 99% конверсии сырья, а при традиционной технологии, то есть без использования промежуточного продукта, только от 70 до 85%».

Доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук Ирина Пермякова отметила, что сточные воды, которые образуются после производства струвита, могут содержать ионы аммония в концентрации, выше допустимой, что негативно скажется на окружающей среде, так как аммоний — биогенный элемент.

«Это значит, что при попадании в пресные водоемы его ионы вызовут слишком активный рост биологических организмов, что приведет к зарастанию водоемов и ухудшению качества воды, — пояснила Пермякова. — Применение промежуточного вязкого вещества как реагента позволило нам повысить степень извлечения ионов аммония до 98–99%, в то время как в традиционной технологии этот показатель не превышает 85%».

Результаты исследования, которые внесли важный вклад в развитие сельскохозяйственной отрасли, ученые представили на международной конференции в Минске «Инновационные материалы и технологии — 2024».