Никому из ученых в России и в голову не приходило использовать золу теплоэлектроцентралей для восстановления почв. Производственные отходы, экологически вредный и бесполезный, казалось бы, материал, сотни тысяч тонн которого мертвым грузом ежедневно скапливаются на территориях современных мегаполисов, так и продолжал бы свое «грязное дело», если бы не группа молодых омских ученых.

С инициативой эффективного использования золошлаков, которая была продиктована экономическими затратами и ухудшающейся экологией, выступила компания ТГК-11. Но о том, как именно использовать тонны золы, не знал никто.

Почвоведы омского региона издавна искали способы восстановления и улучшения почв нашей зоны рискованного земледелия, где суровый климат, а питательный для растений слой почвы – гумус – минимален.

Интересы обеих сторон сошлись в одном очень перспективном проекте по восстановлению почв с использованием золошлаковых материалов. Производство инновационного мелиоранта – не удобрения, а вещества, действующего по принципу «разрыхлителя» почвы, относительно дешево и просто в применении.

Идею «спровоцировали» тонны пепла

Еще наши бабушки и дедушки использовали золу от древесного угля для удобрения почв, так как при сгорании в печи в золе остаются полезные для растений минералы и микроэлементы. Сегодня от золы городских ТЭЦ пользы нет никакой. Каменноугольная зола получается при сгорании при высокой температуре, поэтому ничего полезного для почвы в ней нет.

Две мощнейших теплоэлектроцентрали Омска, четвертая и пятая, выбрасывают в атмосферу тысячи тонн подобной золы. За один отопительный сезон образуется около 1 млн. 600 тыс. тонн золошлаков. Казахский уголь, на котором работают омские ТЭЦ, обладает повышенной зольностью – в нем велико количество сухого вещества, а попросту – золы, которая остается после сгорания. Эти отходы хранятся и скапливаются на специальных золоотвалах за городом, и на одном из таких «хранилищ отбросов» слой золы составляет 18 метров (!) при площади более тысячи га. Там скопилось уже порядка 61 млн. тонн золы, которая при сильном ветре образует тучи пыли и разносится на большие расстояния, оседая на растениях, зданиях и в наших легких. Такая экологическая обстановка характерна для всех мегаполисов страны. По всей России задействуется только 10-15% от всех залежей пыльной массы отходов, да и то только в качестве добавки при производстве стройматериалов.

В Омске усугубляет ситуацию то, что, по данным ТГК-11, площадей для утилизации золы осталось буквально на два года. Обустройство золоотвальных полигонов стоит огромных денег, поэтому теплогенерирующая компания и задумалась над ликвидацией золы. Год назад директор ТГК-11 обратился к ученым ОмГАУ, после чего стороны заключили договор о сотрудничестве. «Когда поступил заказ, идеи не было, – рассказывает Михаил Ли, один из авторов идеи, – она появилась после рабочей поездки на Кузбасс, где схожая проблема стоит еще более остро. Тогда и решили мы экспериментально выяснить возможность применения золы как мелиоранта».

Все дело в гранулах

«Мы» – на сегодняшний день это команда из пяти человек и научного руководителя, профессора ОмГАУ Леонида Березина. В такой команде действует четкое разделение труда: у каждого – свое направление деятельности. Михаил Ли – молодой ученый, доцент кафедры почвоведения ОмГАУ, выполняет роль менеджера и идеолога проекта. Вопросами производства самого мелиоранта занимается Александр Жданов, магистр 1 курса. Также в проекте задействованы три студентки Аграрного университета – Алена, Александра и Дарья, которые занимаются лабораторными исследованиями и обработкой космических снимков участков почвы.

Технология инновационного способа мелиорации проста. В почву в процессе распашки вносится зольный материал, который после дождя размягчается и разрыхляет уплотненную почву. Почвы Омской области, по словам Михаила Ли, на 90% солонцовые, так как у нас грунтовые воды – соленые, почва со временем становится тоже «соленой». Солонцовые почвы – уплотненные и поэтому к корням растений влага и питательные вещества пробиваются с трудом. Инновационный мелиорант спасет ситуацию.

Однако внести золу, которая по консистенции представляет собой пыльный порошок, оказалось не так-то просто. Поэкспериментировав с продуктом, омские ученые придумали изготовить зольные гранулы, которые благодаря своей структуре легко засыпаются в почву.

С составом гранул тоже пришлось экспериментировать: в лаборатории для создания жидкой смеси ученые добавляли цемент, гипс и алебастр. Остановились на последнем, так как алебастр «схватывается» сразу. Также в чудо-гранулы ученые добавляют шунгит, который увеличивает эффективность восстановления почвы.

Обработка земли происходит непосредственно при распашке или рыхлении почв – это главный плюс, ведь дополнительных манипуляций производить не нужно. Внесение чудо-мелиоранта происходит с помощью любой техники – поэтому для мелиорации подойдет самый простой трактор «Беларусь», который сейчас есть в любом фермерском хозяйстве.

Первая экспериментальная обработка почвы прошла на участке добровольца – КФХ «Кристина» Марьяновского района. Полгектара земли ученые обработали гранулированной золой и на этой площади посеяли яровой ячмень. По словам фермера КФХ, на этом поле уже давно ничего не росло. Однако, ошеломляющих результатов ученые не получили – как оказалось в итоге, доза зольного мелиоранта была слишком маленькой и поэтому не совсем эффективной.

«На этот небольшой участок мы внесли 200 кг мелиоранта, который гранулировали вручную», – вспоминает Михаил. Ученым стало понятно, что дозу нужно увеличить, и этой осенью они намерены на опытном участке в 10 га внести 10 тонн мелиоранта.

Проект в проекте

В развитии проекта заинтересовано много сторон. Помимо основного спонсора – ТГК- 11, который поставляет ученым золу с золоотвалов, к проекту подключились и другие организации. Так, для углубленного внесения удобрений ученые обратились на Омский экспериментальный завод, где был специально разработан и выпущен серийный агрегат для трактора. Поставщикам компонентов для изготовления чудо-гранул идея тоже понравилась: компании напрямую заинтересованы в развитии спроса на мелиорант.

В процесс оказались вовлечены фермерские хозяйства-добровольцы, на полях которых и будет проводиться экспериментальная мелиорация. «К нам обратились представители шести фермерских хозяйств, – продолжает рассказ Михаил Ли, – с просьбой провести оценку уровня плодородия почв их участков и составить атласы, а мы, в свою очередь, попросили предоставить нам опытные площади». Так и пошло дело.

К тому же составлением почвенных атласов Омской области, так необходимых фермерам и ученым, лет 20 никто не занимался. И если в далекие 80-е такие атласы представляли собой чертежи, то сегодня они составляются с использованием компьютерных технологий и даже снимков из космоса. Поэтому молодые инноваторы стали первыми, кто решил подключить к проекту российскую компанию «Совзонд». Компания предоставляет качественные снимки земельных участков значительно дешевле, чем ее европейские коллеги. По словам Михаила Ли, спектральные снимки из космоса выполняют двойную функцию: помогают оперативно отслеживать изменения на участках, где была проведена мелиорация, и отображают состояние почв Омского региона.

Экономика и перспектива новации

Молодые ученые позаботились и о перспективности проекта: с помощью инновационных гранул они предлагают не только мелиорацию пахотных земель. Зольные гранулы можно использовать при рекультивации разрушенных земель.

– Возможно восстановить почвы на участках отстойников, мусорных свалок, карьеров, создав на них лесопарковые хозяйства – воодушевленно говорит Михаил Ли, – а то сейчас такие участки благоустраивают ненадолго – на каких- то семь лет, просто засыпая поверх разрушенного слоя другую землю. Наша технология позволит улучшить почву надолго.

Сейчас в лаборатории Аграрного университета кипит работа: ученые продолжают экспериментировать с дозами мелиоранта и искать оптимальные компоненты для изготовления гранул. Производство гранул, которые изготавливаются буквально вручную в этой же лаборатории, необходимо срочно удешевить. По расчетам Михаила Ли, затраты сейчас достаточно высоки, но, чтобы добиться положительного эффекта, необходимо увеличить выпуск гранул. На одну тонну гранул уходит около четырех тысяч рублей – затраты на транспортировку и отдельные компоненты, самый дорогой из которых – алебастр. Поэтому ученые будут продолжать искать ему более дешевую замену. Кроме того, очень долго по времени приходится ждать доставки шунгита. Команде новаторов еще предстоит наладить весь процесс производства. Но и здесь решение уже найдено: в этом году в селе Петровка Омского района будет открыт мини-завод по производству зольных гранул. Пока здесь будет работать 12 человек.

– Мы планируем, что через 3-4 года выход продукта увеличится до 200 тысяч тонн в год, а начнем с 200 тонн, – поделился планами Михаил Ли.

Если дело пойдет, то, как считает молодой ученый, можно будет обрабатывать порядка 10 тыс. га в год, но и это немного, если учесть, что площадь среднего фермерского хозяйства составляет 8 тысяч га. Получается, ученые обеспечены работой на долгие годы, да и изобретение, без сомнения, будет востребованным. Кстати, омские ученые уже подали заявку на патент: официальное авторское право на инновацию команда получит через два года.