В ХОЗЯЙСТВЕ ПРИГОДИТСЯ

«Живой» полимер

Заявка на первый в России регулятор роста растений «Матрица роста», созданный на базе полимеров, была подана в Минсельхоз в конце 2000-х. В роли главного действующего вещества выступает полипирролидиниевый полимер – поли-N,N-диметил-3-4-диметиленпирролидиний галогенид.

Препарат зарегистрирован для применения на 21 культуре: разных зерновых, свекле, картофеле, перце, томате, огурце, землянике, смородине, яблоне, винограде и т.д. Для каждого растения свой регламент. Исследователи уверяют: если обработать составом пшеницу, то не только урожай вырастет, но и повысится качество зерна за счет увеличения содержания клейковины и белка.

В 2015 году Роспатент включил препарат для почвы в перечень 100 лучших изобретений России. Дальше – больше. Синтезированный на основе пирролидиниевого полимера препарат уже опробовали в инкубации уток – скороспелого вида птиц, мясо которых превосходит по биологической ценности свинину и говядину. После обработки яиц аэрозолем соединения увеличилась как выводимость птиц, так и число кондиционных утят.

Молекулярный насос

Повысить урожайность можно не только за счет наращивания объемов удобрений, но и увеличив эффективность потребления растения­ми полезных элементов. В этом тоже могут помочь полимеры. В 2000-х отечественная компания «Робелл Технолоджи СПБ» начала разработку, а затем выпуск не имеющей аналогов в мире системы. «Совершенствование технологии заняло около 15 лет, но результат того стоил», – говорит ее исполнительный директор Андрей Спиридонов.

Удобрения представляют собой высокомолекулярные водно-полимерные комплексы длинных углеводородных цепочек с закрепленными на них мик­ро-, мезо- и макроэлементами. В них функциональные группы атомов полимерной основы формируют разветвленную сеть – матрицу, которая удерживает в своей структуре азот, фосфор и калий за счет образования водородных, ионных связей и электростатических взаимодействий.

Как правило, полимерные удобрения вносятся в малых количествах мелкодисперсным распылением по листу, а также применяются корневым методом и в гидропонике. «При корневом применении полимерная матрица сначала отдает удерживаемые элементы, а потом работает как «молекулярный насос»: захватывает новые питательные вещества из самой почвы и внесенных удобрений, включает их в свою структуру, а потом передает растению», – объясняет принцип действия Андрей Спиридонов. А еще полимерная основа выполняет роль диспергатора, то есть, образно говоря, дробит труднорастворимые удобрения, повышая их доступность для растений.

В результате растет и урожай, и качество продукции. Например, по зерновым культурам прибавка составляет до 20%, схожие результаты по сое и овощам. Составы экологически безопасны. Через две-три недели после применения полимерная матрица, отдав все питательные вещества, распадается на углекислый газ и воду. Также полимеры помогают решить проблему деградации окружающей среды. «Минеральные удоб­рения, смываемые с полей в реки и озера, провоцируют заболачивание водоемов, что сопровождается гибелью водных растений, замором рыб и других гидробионтов. Наши продукты резко увеличивают потребление растениями азота, фосфора и калия из почвы, тем самым удобрения расходуются для повышения урожая, а не подкормки тины и камышей», – объясняет Андрей Спиридонов.

Также полимерная матрица повышает эффективность пестицидов при совместном применении в составе баковой смеси. Одновременно снижается токсический эффект агрохимикатов. «Действующие вещества средств защиты растений высвобождаются из полимерной матрицы постепенно, что снижает их негативное влияние на сельхозкультуры и пролонгирует действие агрохимикатов», – говорит исполнительный директор «Робелл Технолоджи СПБ». Он говорит, что продукция компании сегодня применяется не только в России, но и экспортируется в Китай, а эта страна, которая давно уже стала мировой фабрикой, завозит к себе не так много. «Китай прежде всего заинтересован в импорте технологий. В планах – строительство в КНР предприятия для обеспечения потребностей стран Юго-Восточной Азии. В целом же рынок удобрений только для листовой подкормки оценивается в 6 млрд долл.», – рассказывает Андрей Спиридонов.

Удобрениями линейка инновационных полимерных составов, предназначенных для сельского хозяйства, не ограничивается. Выпус­каются и препараты для защиты животных – йод-полимерное лекарственное средство «Монклавит-1», которое применяется в промышленном птицеводстве и животноводстве для лечения и профилактики инфекционных заболеваний. «При включении в молекулу высокополимера йод теряет свои токсические и раздражающие свойства, но полностью сохраняет активность как микроэлемент и антисептик», – говорит Андрей Спиридонов. По его словам, препарат позволяет получать продукты питания без содержания антибиотиков и выращивать так называемую функциональную пищу, например обогащенные йодом куриные яйца. «В таком продукте микроэлемент сохраняется даже при термической обработке, чего не скажешь о яйцах, обогащенных неорганическими соединениями йода», – замечает Андрей Спиридонов.

Многослойный пирог

Выбрать пленку для парника – задача непростая, ассортимент велик. «Дешевые 

полиэтиленовые пленки, которые делают без специальных добавок, не служат и сезон», – говорит гендиректор научно-производственной фирмы «Шар» Наталья Алексеева. Качественные изделия могут служить в укрытии много сезонов. Секрет в рецептуре: в состав пленок для парников вводят различные добавки, которые придают особые свойства. Например, этиленвинил­ацетат делает пленку устойчивой к морозам, светостабилизаторы защищают от воздействия ультрафиолета, антистатики отталкивают пыль, которая преграждает дорогу солнечным лучам.

Но некоторые из добавок со временем перемещаются к поверхности пленки, а затем улетучиваются или смываются дождем. Бороться с этим можно, сделав полотно толще или увеличив количество добавки, что сказывается на цене. Другой способ – многослойные пленки. Здесь верхняя часть выполняет роль барьера, средняя – резервуара для добавок, а нижняя, обращенная к растениям, – это «рабочий» уровень. Такая структура дает возможность гибко модифицировать свойства пленок, вводя в разные слои нужные добавки. Кроме того, изменение строения материала помогает избавиться от такого недостатка, как неоднородность прочности, – надежность пленки повышается примерно на 25%. Правда, как замечает Наталья Алексеева, для производства подобных материа­лов нужно более сложное и дорогое оборудование.

По многослойной технологии в фирме «Шар» делают пленку собственной разработки на основе этиленвинилацетатных сополимеров, а также различных полиэтиленов высокой, средней и низкой плотности. Эта петербургская компания была организована в начале 1990-х группой специалистов, уже имевших опыт создания и применения полимерных материалов. Поэтому она не продает чужую продукцию, а ведет собственные разработки. Кстати, именно в Северной столице в свое время шли серьезные исследования по различным технологиям мульчирования. И впервые этот способ для выращивания картофеля был применен на Меньковской опытной станции Агрофизического института Ленинграда, а сегодня он используется в различных странах: США, Великобритании, Италии и др.

Многослойные пленки выдерживают град, резкие перепады температур. Также современные их виды гидрофильны – конденсат на пленке не образует крупные капли, которые могут попадать на растения и вредить им, а стекает. «Под таким укрытием в теплицах растения дают лучший урожай, что было подтверждено при проведении испытаний Санкт-Петербургского аграрного университета», – говорит Наталья Алексеева.

Пластиковые «соты»

Альтернатива пленке – поликарбонат, из которого делают не только парники, но и строения для содержания птиц и животных, а также выращивания аквакультур.

Он получил широкое распространение в 1970-х годах в Израиле. Война Судного дня, в результате которой возник нефтяной кризис, сделала многие полимерные материалы дорогими. Страна в принципе переживала трудные экономические времена. Одним из выходов было развитие кибуцев (сельхозкоммун). В жарком климате эффективным способом выращивания растений стали теплицы с капельным орошением.

«Использовать для покрытия стекло оказалось дорого. К тому же это хрупкий материал. Не подошло и оргстекло: оно не способно удерживать нужную температуру. Решением стал поликарбонат», – говорит Юлия Горбенко, главный архитектор Polygal Vostok. Это дочернее предприятие израильской фирмы Polygal Plastics Industries, которой и удалось создать альтернативу дорогому стеклу, выпустив первый в мире поликарбонатный структурный лист.

Он появился как результат многочисленных экспериментов: изучались возможности сырья, синтезированного еще в 1950-х, и оборудования, на котором уже выпускались ячеистые листы из других полимеров, например полипропилена. Полученный в результате материал одновременно легок, прозрачен и прочен: способен выдерживать сильные порывы ветра, град. В сравнении со стеклом монтаж поликарбоната достаточно прост. «Воздушная прослойка в сотовых плитах создает теплоизоляцию, что дает экономию энергии при поддержании нужной температуры в помещениях», – отмечает Юлия Горбенко.

Кроме того, созданы специальные добавки и покрытия, за счет которых можно расширить возможности поликарбоната. Например, плиты цвета гринфиш предотвращают развитие зеленых водорослей в прудах. А в инкубаторах цыплят в первые две недели содержат около источника тепла, так называемого приемного забора, сделанного из плит черного сотового поликарбоната.

В теплицах плиты можно покрыть специальным лаком «антифог» – он предотвращает появление конденсата, который губителен как для самого строения, так и для растений и животных, поскольку снижает прозрачность, вызывает коррозию, может привести к развитию плесени, болезнетворных бактерий. Еще один вариант усовершенствовать поликарбонат – добавить пигмент, за счет которого плиты будут поглощать большую часть инфракрасного и теплового излучения. «Это снижает нагрузку на помещение в солнечные дни», – поясняет Юлия Горбенко.

В России поликарбонат стал активно применяться в начале 2000-х. Сегодня знают его не только сельхозпроизводители, но и рядовые дачники. «Но в этом есть подвох. Используя любовь к садоводству у россиян, которые не всегда обладают большим достатком, некоторые производители начали выпускать дешевый низкопробный поликарбонат», – говорит Юлия Горбенко. По ее словам, делать такие листы могут из некачественного китайского сырья и переработанных бутылок, экономя на ультрафиолетовой защите. Как итог, листы не переносят град, быстро ломаются, в то время как сделанные по всем нормам аналоги могут служить 10 лет и более.

Это подтверждено практикой. Первым крупным строением в России, где использовали поликарбонат, стал стадион «Локомотив», в 2002 году из таких листов сделали светопрозрачное покрытие трибун. «Перед чемпионатом мира по футболу, который прошел в 2018 году, ФИФА проводила ревизию сооружения, и ни одной претензии к поликарбонату не было», – подчеркивает Юлия Горбенко. Стадион «Локомотив» на время первенства стал базой для арбитров.

Футеровочными листами из полиуретана можно покрыть быстроизнашивающиеся участки технического и транспортного оборудования, например самотеков. Обычно на зерноперерабатывающих предприятиях используют стальные самотеки, но при активной работе буквально за полгода они могут износиться до дыр в прямом смысле слова. Отремонтировать такую поломку на месте по технике безопасности нельзя: от искры в запыленном помещении может начаться пожар. Поэтому самотек нужно демонтировать, что требует и времени, и усилий. «Часто проблему решают заплатками из ткани или других материалов. Практика показывает, что это не самая эффективная мера: зерно все равно может высыпаться. Лучше покрыть самотек футеровочным износостойким листом», – говорит Александр Миронов. По его словам, за счет полимеров срок службы быстроизнашивающихся поверхностей можно увеличить в 10 раз, а травмирование зерна и семян – уменьшить в 5 раз.

Тем не менее в России в отличие, например, от США внедрение инновационных элементов в сельском хозяйстве идет довольно медленно. По словам Александра Миронова, это связано со многими факторами. Главный – нехватка средств. Технику чаще всего чинят, используя устаревшие материалы, хотя инвестиции в инновации окупаются очень быстро. И очевидно, что все же за ними будущее.

Источник: neftehimia-journal.ru