Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Сельское хозяйство, Экология
Размещена 06.11.2021. Последняя правка: 06.11.2021.
Просмотров - 106

Исследование возможности выращивания сеянцев на отходах гидролизного лигнина

Дубовец Денис Леонидович

-

ОАО "Управляющая компания холдинга "МИНСКИЙ МОТОРНЫЙ ЗАВОД"

Инженер по охране окружающей среды 2 категории

Аннотация:
В статье описывается ход экспериментального исследования возможности использования отходов гидролизного лигнина в качестве субстрата для выращивания сеянцев плодовых культур. На основании результатов эксперимента, делается заключение о целесообразности использования гидролизного лигнина для выращивания сеянцев в промышленных питомниках и частных садовых товариществах.


Abstract:
the article describes the course of an experimental study on the possibility of using hydrolyzed lignin waste as a substrate for growing seedlings of fruit crops. Based on the results of the experiment, a conclusion is made about the feasibility of using hydrolyzed lignin for growing seedlings in industrial nurseries and private garden associations.


Ключевые слова:
гидролизный лигнин; отходы; субстрат; семена; сеянцы

Keywords:
hydrolytic lignin; waste; substrate; seeds; seedlings


УДК 628.477.6

Целью представленной работы является поиск альтернативного метода использования отходов гидролизного лигнина по отношению к сжиганию.

Задачи работы:

– Выявление источников образования отходов гидролизного лигнина в Республике Беларусь;

– Оценка существующих запасов гидролизного лигнина и годовых объемов его образования;

– Отбор пробы гидролизного лигнина и проведение экспериментального исследования, по возможности его использования в качестве субстрата при выращивании сеянцев плодовых культур;

– Формирование заключения по результатам экспериментального исследования.

Научная новизна работы заключается в предложении обществу рационального способа использования отхода, не наносящего вреда окружающей среде.

Введение

При современном уровне и масштабах материального потребления, а также постоянном росте цен на сырье и топливно-энергетические ресурсы, значение фактора полноты использования и вовлечения в общественное производство вторичных материальных ресурсов имеет первостепенное значение. Роль этого фактора особенно велика при оценке эффективности экономики страны в различных ее отраслях.

На коллегиях, ежегодно проводимых в Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, серьезное внимание уделяется вопросам возможности расширения сырьевой базы республики за счет вовлечения в оборот новых видов отходов производства и некондиционных природных полезных ископаемых.

Использование отходов важно еще и потому, что оно связано с решением проблемы создания безотходных и экологически чистых промышленных технологий. Разработка и освоение безотходных технологий имеют важное значение для предприятий химической, горнохимической, микробиологической, металлургической, энергетической и других ресурсоемких отраслей промышленности.

Описание объекта исследования

Гидролизный лигнин – сложная смесь веществ гидролитического распада древесных остатков, содержащая лигнин, часть трудногидролизуемых полисахаридов, редуцирующих веществ (моносахариды, фурфурол), смолы, зольные элементы, остатки серной (Н2SО4) и органических (в основном уксусной СН3СООН, муравьиной НСООН) кислот, влаги.

Гидролизный лигнин, как побочный продукт производства, образуется после завершения процесса гидролитического разложения (варки) в основном хвойного древесного сырья в гидролизаппаратах в присутствии слабого раствора серной кислоты (0,5–0,6 % в дрожжевом производстве и 0,7–0,85 % в спиртовом производстве). Выход его составляет 38 % от массы исходного сырья, температура – 80-100 °С.

Последние 25 лет, основными источниками образования отхода гидролизного лигнина в Республике Беларусь, являлись ОАО «Бобруйский завод биотехнологий» и Речицкий опытно-промышленный гидролизный завод (ликвидирован).

В соответствии с общегосударственным классификатором ОКРБ 021-2019 «Классификатор отходов, образующихся в Республике Беларусь», гидролизный лигнин, образующийся на промышленных предприятиях республики, классифицируется как отход – «Лигнин гидролизный» (код отхода: 1141401, третий класс опасности).

В таблице 1 приведена информация об обращении с отходами гидролизного лигнина в Республике Беларусь в 2020 году.

Таблица 1 – Информация об обращении с отходом гидролизного лигнина в 2020 году (тыс. тонн)

Наличие отходов на начало 2020 года

Образовалось отходов в 2020 году (всего)

Использовано за год на получение энергии (электрической, тепловой)

Использовано на получение продукции (кроме RDF топлива)

1739,14

67,82

91,05

1,8

Справочно: информация взята из государственного кадастра отходов производства, составленного на основании государственной статистической отчетности «1-отходы (Минприроды)».

 

Исходя из информации, приведенной в таблице 1, учитывая современные темпы потребления гидролизного лигнина объектами по использованию, накопившихся на площадках хранения отходов хватит на 70 лет. Учитывая, что действующие объекты по использованию отходов представляют собой установки сжигания, наносящие вред окружающей среде путем выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух, предлагаемый метод использования отхода, является более «экологичным», приводящим не к разрушению природной среды, а ее сохранению.

Экспериментальная часть

Отбор пробы отхода

Для оценки возможности использования отхода гидролизного лигнина в качестве субстрата для выращивания сеянцев плодовых культур, был проведен отбор пробы отхода. Местом отбора пробы явился «Полигон лигнина», расположенный на 9-м км от г. Речица, в 0,5 км от шоссе Речица-Светлогорск и находящийся в ведении ликвидированного Речицкого опытно-промышленного гидролизного завода. Масса отобранной пробы отхода составила 4 кг.

На рисунке 1 приведен общий вид гидролизного лигнина.

 

 1

Рисунок 1 – Гидролизный лигнин

 

Отобранная проба отхода гидролизного лигнина была распределена по 25 емкостям (пластиковым стаканчикам), в которых в последующем осуществлялось проращивание сеянцев.

 

Выбор и подготовка семенного материала

 

В качестве семенного материала, используемого для проведения эксперимента были выбраны семена следующих видов древесно-кустарниковой растительности:

– яблоня «Янагоред»;

– яблоня «Муцу»;

– виноград «Синий»;

– виноград «Зеленый»;

– мандарин (сорт неизвестен).

Семена вышеприведенных растений были получены из одноименных плодов, приобретенных в продуктовых магазинах г. Минска. В качестве будущего посадочного материала, используемого для проведения эксперимента были выбраны исключительно зрелые, здоровые и крупные семена. Выбор семян по данным показателям осуществлялся визуальным методом.

В таблице 2 приведена информация о подготовительных этапах и их продолжительности, проводимых над каждым видом семенного материала.

Таблица 2 – Этапы подготовки семенного материала

Название этапа

Вид семенного материала

яблоня «Янагоред»

яблоня «Муцу»

виноград «Синий»

виноград «Зеленый»

Мандарин

Этап 1 – Промывка семян

Назначение: Этап предназначен для удаления с поверхности семян частиц, способных начать гнилостный процесс.

Процедура: Отобранные для эксперимента семена подвергались промывке проточной водой в течении 2 минут.

Этап 2 –

Обрезка клювика семян

Назначение: Этап предназначен для облегчения проращивания семян.

Этап 3 –

Замачивание семян

Назначение: Этап предназначен для размягчения внешней оболочки семян, удаления эфирных масел, обеззараживания посевного материала и насыщения водой.

Процедура: Для проведения этапа, посадочный материал помещался в емкости, заполненные водой питьевого качества. Выдерживание семян в воде осуществлялось в течении 5 суток. Один раз в 24 часа проводилась замена воды.

Наблюдения: в ходе замачивания семян яблони «Янагоред» и «Муцу», вода изменяла цвет с прозрачного на бледно коричневый

Этап 4 –

Стратификация семян

Назначение: Этап предназначен для имитации влияния природных зимних условий на семена растений. Данный этап является обязательным в растениеводстве и используется для ускорения прорастания семян и повышения их всхожести.

Процедура: После окончания пятисуточного этапа замачивания, семена извлекались из емкостей, выкладывались во влажный материал (марлю) и помещались в холодильную камеру с температурой +3 оС. Этап стратификации осуществлялся в течении 14 суток.

Этап 5 – Проращивание

Назначение: Этап предназначен для корнеобразованиясемян.

Процедура: Извлеченные из холодильной камеры семена (в марле) смачивались водой и помещались в полиэтиленовый пакет для проращивания.

После появления корешков, семена отбирались для дальнейшего выращивания в субстрате.


Ход эксперимента
 

Из общего количества проросших семян, для последующего эксперимента проводилась выборка семян в количестве пяти единиц для каждого вида растения. Отобранные семена подсаживались в емкости с гидролизным лигнином для проращивания.

Дальнейшие визуальные наблюдения за емкостями с семенным материалом (объектом наблюдения), привели к следующим результатам:

– через 8-й дней после посадки материала взошли ростки «зеленого» и «синего» винограда. Листья растений сформировались на 18-й день эксперимента;

– через 14-ть дней после посадки материала взошли ростки семян яблони «Муцу». Листья растения сформировались на 22-й день эксперимента;

– через 16 дней после посадки материала взошли ростки семян яблони «Янагоред» Листья растения сформировались на 22-й день эксперимента;

– через 32 дня после посадки материала взошли ростки косточек Мандарина.

По истечению 90 дней эксперимента было потеряно:

– 2 ростка яблони «Муцу» (погибли);

– 1 росток яблони «Муцу» (не взошел);

– 2 ростка яблони «Янагоред» (не взошли);

– 3 ростка «зеленого» винограда;

– 4 ростка «синего» винограда.

Полагаю, что потеря взошедших растений связана с ошибками, допущенными исследователем при проведении эксперимента. Взошедшие растения получали недостаточное количество ультрафиолетового излучения и воды, являющихся жизненно важными элементами для флоры.

По истечению десяти месяцев эксперимента, в жизнеспособном состоянии остались пять сеянцев мандарина.

На рисунке 2 приведен вид растений (мандаринов), оставшихся в жизнеспособном состоянии после десяти месяцев эксперимента.

 

 

Рисунок 2 – Растения мандарина, выращенные на гидролизном лигнине

 

Визуальный осмотр растений показал высокую развитость стволовой системы и листьев.

Заключение 

По результатам эксперимента можно сделать однозначный вывод о возможности использования отходов гидролизного лигнина в качестве субстрата для выращивания сеянцев мандарина в горшках (кашпо и пр.) и питомниках, перед реализацией. Входящие в состав гидролизного лигнина загрязняющие вещества, не мешают росту и развитию ростков мандарина, а поглощаемые вещества, по мере дальнейшего роста и развития растений, распределяются по всему объему их биомассы.

В тоже время, по мнению исследователя, использование гидролизного лигнина в качестве почвы растений, используемых для выращивания таких плодово-ягодных культур как виноград и яблоня, должно осуществляться только после проведения соответствующих исследований по характеру накопления загрязняющих веществ в плодах и почве.

Библиографический список:

1. Экологические и технологические аспекты утилизации гидролизного лигнина в Республике Беларусь / С.В. Плышевский [и др.] // произв.-практич. журнал для экологов «Экология на предприятии». – 2017. – № 3.
2. Государственный кадастр отходов / Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Бел НИЦ «Экология». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ecoinfo.by/content/2393.html – Дата доступа: 14.10.2020.
3. Реестры объектов по использованию отходов / Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Бел НИЦ «Экология». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ecoinfo.by/content/90.html. – Дата доступа: 12.03.2021.
4. Миллионы тонн... тепла и света. Бобруйский гидролизный завод сумел решить застарелую проблему лигнинных отходов — теперь с их помощью получают дешевую энергию // Беларусь Сегодня. – 2010. – 10 авг.
5. Утилизация гидролизного лигнина переработкой в удобрения и почвообразователи: [Электронный ресурс] // Портал экологической сети «ЭКОДЕЛО». URL: https://ecodelo.org/rossiyskaya_federaciya/yuzhnyy_fo/44199-utilizaciya_gidroliznogo_lignina_pererabotkoy_v_udobreniya_i. (Дата обращения: 19.04.2021).
6. Лигнин – субстрат для выращивания овощей: [Электронный ресурс] // официальный сайт газеты Садовод. URL: https://gazetasadovod.ru/udobr/5065-lignin-substrat-dlya-vyraschivaniya-ovoschey.html (Дата обращения: 28.08.2021).
7. Гуляев Г. В., Дубинин А. II. Селекция и семеноводство полевых культур с основами генетики.– 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Колос, 1980.— 375 с., ил .— (Учебники и учеб. пособия для сред, с.-х. учеб. заведений).
8. Яркова, Н.Н. Семеноведение сельскохозяйственных растений: учебное пособие / Н.Н. Яркова, В.М. Федорова; М-во с.-х. РФ, федеральное гос. бюджет. образов. учреждение высшего образов. «Пермская гос. с.-х. акад. им. акад. Д.Н. Прянишникова». – Пермь : ИПЦ «Прокростъ», 2016 – 116 с.
9. Ковалев И.В. Биохимия лигнина в почвах // автореф. дис. докт. с.-х.н., М. 2016, 50 с.




Рецензии:

6.11.2021, 18:49 Васильев Денис Владимирович
Рецензия: Работа Дениса Леонидовича посвящена актуальной теме утилизации и использованию отходов производства. Но должен заметить, что применение гидролизного лигнина в качестве удобрения известно давно – «СО(03 СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (I9) (j1) (5()5 А 01 6 9/10, С 05 F 11/02 ….. Сущность изобретения". гидролизный лигнин обрабатывают последовательно гидроокисью кальция в вйде известкового молока до рН 3.0-4,4, а затем гидроокисью аммония доводят рН до 6,0-7,5; после чего вводят элементы питания растений. При этом фосфор вносят в виде гранулированного суперфосфата, а микроэлементы — в вйде хелатов в 2-3-кратных дозах по отношению к общепринятым нормам» 1987 год (https://findpatent.ru/patent/176/1768072.html). Также должен заметить, что семена, тем более полученные не с семенной станции, могут иметь низкую всхожесть и энергию прорастания. В статье не указано число используемых семян, чтобы понять какой процент семян не проросло и сколько проростков в последующем погибло в контрольном варианте и в опытном. Ценным является то, что автор показал возможность применения гидролизного лигнина в качестве субстрата для выращивания растений в питомниках и как наполнителя для декоративных цветочных сосудов. Считаю, что статья может быть опубликована.

6.11.2021, 23:22 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: Гидролизный лигнин широко апробирован при применении в сельском хозяйстве как нетрадиционное органическое удобрение. Поэтому, статья не отличается новизной и полезностью от известных опытов по применению гидролизного лигнина (при запросе интернета о применении гидролизного лигнина в качестве удобрения появляются десятки тысяч ссылок по всему Земному Шару от изобретений до кандидатских и докторских диссертаций). В силу изложенного статья не представляет интереса для научного интереса.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх