Ученые Державинского университета с коллегами из НИТУ МИСИС, ВГЛТУ имени Г.Ф. Морозова, РЭУ им. Г.В. Плеханова и ПАО «Северсталь» доказали, что отходы металлургического производства можно применять как удобрения. При возделывании овса они изучили совместное использование доменного шлама в качестве источника микроэлементов и конвертерного шлака для раскисления почвы. Полевой опыт показал повышение урожайности более чем на 30%, высота растений увеличивалась в среднем на 18%, при этом на качество зерна отходы не повлияли.
Доменный шлам содержит около 50% железа, 7% цинка, а также небольшое количество кальция, кремния, магния, алюминия и серы. Такие вредные компоненты, как свинец, мышьяк и т. д., не обнаружены. Некоторые элементы, входящие в состав доменного шлама, необходимы и для роста растений, что делает его альтернативой дорогостоящим микроэлементным удобрениям. Конвертерный шлак состоит из пористых гранул размером до 3 мм, в основном из соединений кальция и небольшого количества микроэлементов марганца, алюминия и магния.
– Идея использования для раскисления почв металлургических шлаков сама по себе не нова. В Европе, Японии их используют для этих целей уже более 50 лет, – говорит директор НОЦ энергоэффективности НИТУ МИСИС, к.т.н. Денис Кузнецов. – В нашей работе мы показали, что совместное их применение с металлосодержащими пылями позволяет создавать полностью безопасные и недорогие комплексные минеральные удобрения. Наблюдаемый интерес к нашей технологии со стороны коллег из Вьетнама и Индии указывает на ее востребованность и другими странами с развитым сельским хозяйством».
Долгое время переработка крупнотоннажных вторичных продуктов металлургии не являлось приоритетом. Вполне допускалось складировать и десятилетиями хранить их в отвалах, прудах-накопителях, что со временем начало представлять экологическую проблему. Совместное действие доменного шлама как источника микроэлементов и конвертерного шлака как почвенного кондиционера, повышающего биодоступность микроэлементов, на сельскохозяйственные культуры ранее не оценивалась.
– Результаты нашей работы, и в целом подобных исследований, имеют большое значение для устойчивого развития металлургической промышленности, – говорит эксперт в области доменного и сталеплавильного производства ПАО «Северсталь» Сергей Волохов. – Мы показали, что шламы и шлаки не просто можно использовать в сельском хозяйстве, а, комбинируя их с учетом химического состава как самих вторичных продуктов, так и почв, получать впечатляющие результаты по приросту урожайности без потери качества сельхозпродукции. Считаю, что разработка, несомненно, ляжет в основу промышленной технологии сельскохозяйственного использования вторичных продуктов металлургии и будет востребована всей отраслью.
Работа выполнена по госзаданию Минобрнауки России. Подробности исследования опубликованы в научном журнале Agronomy (Q1).
– Мы реализовали исследование в новой концепции: комбинируем разные виды отходов, чтобы усилить их позитивные эффекты и преодолеть возможные негативные. И полученные результаты свидетельствуют о хороших перспективах такого подхода, – говорит один из авторов статьи, директор НОЦ «Экологии и биотехнологий» Державинского университета, к.б.н., доцент Ольга Захарова. – Кроме того, эта работа – часть большого цикла исследований, который мы проводим уже больше 10 лет с коллегами из Университета МИСИС. Цель – разработать технологии вовлечения крупнотоннажных отходов металлургии в сельскохозяйственное производство в качестве экономически доступных и экологически безопасных микроудобрений, почвенных мелиорантов, стимуляторов роста растений.
Результаты совместной работы ученых подтверждены опубликованными статьями, выпускными квалификационными и диссертационными работами, выводящими на рынок продуктами. Подход, который они предлагают сегодня, будет способствовать как сокращению количества накопленных отходов, так и повышению эффективности и устойчивости сельскохозяйственного производства и секвестрации CO2.