От загрязнения к удобрению

Фосфор – элемент, играющий ключевую роль в росте растений. В сельском хозяйстве он используется в составе многих минеральных удобрений. В то же время фосфор, содержащийся в сточных водах — серьезный загрязнитель, который при попадании в водоемы нарушает баланс экосистем и вызывает цветение водорослей.

Учёные НИЦ "Курчатовский институт" и Южного федерального университета предложили новый экологичный способ выделения фосфора из сточных вод с помощью  фотосинтезирующих микроорганизмов.

Фототрофные микроорганизмы используются для получения третьего поколения биотоплива, ценных биологически активных веществ - антиоксидантов, противовоспалительных и противоопухолевых препаратов. Их биомасса используются в пищевой промышленности. Кроме того, микроводоросли и цианобактерии применяются для очистки сточных вод для удаления различных биогенных элементов, тяжелых металлов и органических соединений.

В лаборатории синтетической биологии НИЦ "Курчатовский институт" разработали новый штамм цианобактерии Synechocystis sp. Модифицированный микроорганизм способен поглощать из среды в три раза больше фосфора, чем обычный штамм.

"Полученные нами трансформированные цианобактерии эффективно поглощают фосфор и накапливают его внутри собственных клеток. Затем биомассу бактерий можно использовать  виде добавки к стандартному сырью для изготовления биоугля", — рассказывает Анна Мельникова, младший научный сотрудник Курчатовского геномного центра.

Биоуголь — продукт переработки органических отходов, в первую очередь — лесопромышленности и АПК. Благодаря своей пористой структуре в сельском хозяйстве он обычно используется как добавка в почву: в плотных почвах улучшает дренаж, в сухих — водоудержание.

"В нашем случае обычный биоуголь превращается в обогащенное фосфором биоудобрение, содержащее до 22,5 г доступных растениям фосфатов на 100 г конечного продукта. Таким образом мы предложили решение сразу двух проблем: очистки сточных вод от избытка фосфора и создания эффективных удобрений из возобновляемых источников", — комментирует Анна Мельникова.

Полученный штамм цианобактерии обладает стабильными свойствами, его можно культивировать в неограниченных количествах. Разработка НИЦ "Курчатовский институт" оформлена патентом.

Результаты работы опубликованы в журнале: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852425013537