Ранее ученые доказали возможность использования минеральных нанокомпозитов на основе смесей традиционных нутриентов (питательных веществ) с глауконитом и смектитом в качестве нетрадиционных добавок. Сейчас они ищут оптимальные способы внедрения в кристаллическую структуру минералов полезных компонентов для повышения эффективности смарт-удобрений. Исследование проводится при поддержке гранта Российского научного фонда.
Изучение глауконита и смектита как полезного материала для агроиндустрии ведется специалистами Инженерной школы природных ресурсов ТПУ на протяжении восьми лет. Это привело к созданию нового научного направления в области нетрадиционных видов минеральных удобрений, которое базируется на междисциплинарном подходе к применению глинистых материалов в сельском хозяйстве.
«Исследования глауконита и смектита как основы для композитных удобрений очень перспективны. Глуаконит имеет высокое содержание калия, а за счет добавления к нему азота и фосфора можно получить минеральные вещества, содержащие три основных питательных элемента для роста и развития растений. Важное свойство многих глинистых минералов — хорошая способность к набуханию, что может обеспечить качественную инкапсуляцию нутриентов в их структуру. Благодаря этому «умные» удобрения, в отличие от традиционных, не приводят к избытку азотных соединений, отрицательно влияющих на окружающую среду. То есть являются более экологичными»,
— поясняет доцент отделения геологии ТПУ Максим Рудмин.
Смектит и глаукомит зачастую складируются как отходы горного производства. Нанокомпозитные удобрения на их основе в перспективе будут недорогими в производстве. Кроме того, разработки политехников позволят снизить количество горных отходов за счет их переработки.
Для получения смарт-удобрений был использован метод активации в различных типах мельниц. В ходе исследования ученые подобрали оптимальные параметры соотношения минерала и нутриента, а также время и вид активации для получения композитов с требуемыми свойствами.
В рамках продолжения реализации проекта при поддержке гранта РНФ исследователи Томского политеха разработают способы повышения эффективности смарт-удобрений. Это возможно при введении в кристаллическую структуру минералов полезных элементов. В частности, фосфора и азота.
«Мы рассматривали глауконит прежде всего как источник калия для растений. Отличительная гранулированная форма минерала способствует улучшению физико-механических и физико-химических свойств почвы. В частности, это позволяет избежать повышения ее глинистости. Смектит — влагоемкий минерал, его модификация позволит повысить «впитываемость» нутриента для доставки растениям без ухудшения фильтрационных свойств почвы. Для этого необходимо поработать с морфологией минералов. При этом важно сделать так, чтобы при введении полезных элементов в кристаллическую структуру минерала она не разрушалась»,
— рассказывает Максим Рудмин.
Предполагается, что модифицированные «умные» удобрения будут обладать контролируемой скоростью высвобождения азота.
В рамках исследования также планируется выявить и апробировать разноуровневые принципы создания полифункциональных удобрений из глауконита и смектита. Достижение этих результатов будет опираться на понимании минералогических особенностей и структурных трансформаций на различных стадиях потенциального производственного цикла.