Освоение зоны Приаралья и других маловодных зон даст серьезный социально-экономический эффект

Пресноводные водоросли можно использовать для обработки сточных вод. Выращивание микроводорослей на суше должно происходить на непахотных землях. Доступно множество примеров систем открытых прудов или фотобиореакторов в засушливых регионах, таких как пустыня Арава, пустыня Атакама или прибрежная пустыня Марокко.

Учитывая, что Узбекистан состоит на 70% из пустынных земель, в первую очередь, разработки должно быть направлены на их освоение. В особенности, зона Арала – наиболее подходящее место для выращивания микроводорослей, так как они не требуют использования пресной воды для выращивания микроводорослей, а морская вода в этом регионе практически не ограничена. Кроме того, это позволит улучшить экологическую и экономическую обстановку региона.

Устройства, которые занимают меньше всего места, — это ферментные системы, которые можно использовать для переработки менее ценных продуктов, таких как органические углеродные соединения, в более ценные продукты (полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК)), пигменты, кормовые добавки.

Доктор Рустам Рахимов объясняет механизм спектральной чувствительности зеленой области света тем, что длины волн максимумом 550 нм, это полосы поглощения фикобилинов фикоуробилина и фикоэритробилина, входящих в состав фикобилипротеина фикоэритрина. Это связано с наличием пигмента цианобактерий, красных и криптофитовых водорослей. Именно благодаря фикоэритрину глубинный фитопланктон поглощает проникающий свет с максимумом 500-560 нм.

Наиболее многообещающей культурой микроводорослей для выращивания в Приаралье, является хлорелла. Она содержит достаточное количество липидов и может хорошо развиваться при относительно высокой температуре.

Однако, не только микроводоросли, но и обычные растения: томаты, огурцы, капуста, бобовые под композитной пленкой не сгорают под солнцем летом и не замерзают зимой, могут выдерживать низкие температуры даже без отопления.

Что доказали полевые испытания

Было синтезировано два состава для композитных пленок. Максимумы излучений также находились в области 600-680 нм, 660 нм, 3,2-3,6 мкм, но в одном случае спектр был смещен в сторону 9,7 мкм (обозначена как ZB1), а во втором, в сторону 10 мкм (обозначена как ZB2), примерно, на 20%. Таким образом, можно рассматривать их как более «зимний» или более «летний» композиты.

Для наглядности приведем следующие результаты:

• время 14.00 часов. Наружная температура 41 °С;
• под ZB0 ((ZB 0 – ZB ноль, т.е. содержание керамики – 0, обычная полиэтиленовая пленка для покрытия теплиц): в теплице 41,7 °С, температура почвы 30 °С, влажность 16%;
• ZB1: 39,5 °С, температура почвы 23,9 °С, влажность 30%. Разница 2,2 °С;
• ZB2: 37,5 °С, температура почвы 25,5 °С, влажность 19%. Разница 4,2 °С;
• УФ-индекс 10 – экстремальный.

Обе композитные пленки содержат 0,1% масс. функциональной керамики. В действительности, оптимальное содержание керамики, синтезированной на большой солнечной печи, было 1,0-1,5%. При содержании керамики в композите менее 0,5% эффект, практически не был замечен. При активации импульсным излучением, генерируемым функциональной керамики МС-1, также разработанной авторами, удалось получить хороший эффект даже при таком низком содержании керамики. Естественно, увеличение доли такой керамики в композите, даст существенно больший эффект. В дальнейших публикациях будут представлены соответствующие результаты измерений.

Рис. 1. Слева направо: ZB2, ZB0, ZB1. На фотографиях видно, что идет сильное испарение под обычной пленкой (напомним: ZB0). Пленка ZB0 так сильно запотела, что не видно растений, меньше всего испарений под ZB1, где концентрация керамики самая высокая.

Дополнительные измерения показали, что под композитными пленками испарение снижается в 4-6 раз, по сравнению с вариантом использования обычной полиэтиленовой пленки.

Рис. 2. Развитие растений под композитом ZB1

Рис. 3. Развитие растений под композитом ZB0

Рис. 4. Развитие растений под композитом ZB2

На рис. 2-4 представлены данные по росту растений под различными пленками. Как следует из приведенных данных, под композитными пленками рост и развитие растений идет значительно быстрее. Всхожесть также значительно выше, чем под обычной полиэтиленовой пленкой.

Однако, композитная пленка не только создает комфортную среду для развития растений летом. Она держит температуру плюс 5 градусов Цельсия, причем без отопления, когда снаружи минус 15, если холоднее – можно слегка подогреть помещение. Но экономия топлива – в разы. Летом, в нашу жару, в чиллю, температура не поднимается выше 34-36 градусов Цельсия.

Натурные полевые испытания проведены в 2015-2016 годах в тепличном фермерском хозяйстве «Водий ниҳол умиди» Ферганской области на двух участках по 300 м2 с металлическими дугообразными каркасами радиусом 2.5 м и длиной 60 м. После соответствующей подготовки каркасы покрыли пленками в два слоя с воздушным зазором толщиной 10 см.

Помидорную рассаду посадили 15 марта 2015 года. 27 марта ночью был сильный ураган, со скоростью ветра до 20-25 м/сек, погода ухудшилась, возникли заморозки. Пленка была сорвана с обоих концов по 5 и 15 метров вместе с креплениями. Успели укрепить пленку лишь с одного торца, а второй торец остался под открытым небом, так как 31 марта выпал снег толщиной 40 см, температура ночью понизилась до –8 градусов С, днем 1 апреля стоял такой же мороз. Утром 2 апреля обнаружили, что рассада под композитной пленкой полностью сохранилась, хотя отопления не было – газ отключили. Это было серьезное испытание композитной пленки на сохранение тепла.

В это же время в теплице, расположенной рядом, под двухслойным покрытием из штатного стекла и обычной полиэтиленовой пленкой при использовании частичного дополнительного обогрева было потеряно около 50% рассады.

Таким образом, правильный выбор спектрального диапазона при выращивании растений, позволяет значительно ускорить их развитие. Это говорит о том, что быстрее усваивается углекислый газ, что улучшает экологическую обстановку. Применение таких композитов, позволит выращивать многие культуры, как в зонах с очень высокой температурой, так и в зонах с низкой температурой.

Дополнительным бонусом является низкое испарение влаги. Проведенные китайскими коллегами испытания разработанной композитной пленки при проращивании голландских бобов, показали, что всхожесть их увеличилась в 3 раза, по сравнению с обычной полиэтиленовой пленкой. Необходимо отметить, что применение композитной пленки снижает испарение воды в 4-6 раз, по сравнению с обычной полиэтиленовой пленкой, что является критически важным показателем при работе в вододефицитных регионах.

Генерация излучения с длиной волны 3,2-3,6 мкм, также необходима. Даже в летнее время температура ночью в пустыне снижается, иногда до 0 °С. Композитная пленка не пропускает тепло наружу, благодаря чему, тепло будет хорошо сохраняться в ночное время и при низкой температуре окружающей среды.

Генерация излучения с длиной волны 9,7-10,0 мкм, позволяет стабилизировать температуру в биореакторах. Кроме того, можно получить 20 и более фотонов с такой энергией из ультрафиолетовой части солнечного спектра, так как для роста и развития микроводорослей, ее не требуется.

Второй стадией в производстве микроводорослей, является их сушка. Лабораторией доктора Рустама Рахимова предложен пленочно-керамический композит для эффективной сушки различных биообъектов за счет солнечной энергии. При этом в процессе такой сушки полностью сохраняются все биологически активные вещества, а воду, получаемую в процессе сушки можно использовать повторно, что очень важно для пустынных зон.

Применение композитов позволяет также осуществлять низкотемпературную стерилизацию, что позволит получать высококачественный продукт.

Выводы

На основе изложенных материалов можно сделать следующие выводы:

1)       правильный выбор генерации фотокатализаторов для выращивая микроводорослей, позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с применением других защитных световых ограждений;

2)       ускоряется рост и развитие любых растений;

3)       удлиняется фактический световой день для фотосинтеза;

4)       стабилизируется температура внутри объекта защищенного пленкой;

5)       снижается испарение влаги;

6)       осуществляется низкотемпературная стимуляция развития растений;

7)       повышается эффективность использования солнечной энергии:

8)       повышается производительность и надежность биореакторов;

9)       обеспечивается эффективная сушка и стерилизация продуктов за счет энергии солнца;

10)     экономия топлива для теплиц в зимний период за счет эффективного использования солнечной энергии делает теплицы и биореакторы экологически чистыми и энергоэффективными, решая таким образом не только экологические, но и социально-экономические проблемы;

11)     позволяет осваивать пустыни и восстанавливать зону Арала, что приведет к созданию эффективных рабочих мест.

И это далеко не полный перечень преимуществ, которые может дать предлагаемая технология. Стоит вспомнить хотя бы продукты, которые можно получить, благодаря микроводорослям.

Смотрите по теме:

Рустам Рахимов: «Я не хочу, чтобы отечественные технологии в будущем продавали нам же»

Арал из проблемы может стать катализатором развития

Как сделать очистку сточных вод прибыльной