«Биосорбенты называют черным золотом»

ООО «Биопочва» исследует и развивает линейку биосорбентов и биоудобрений при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям. В разработках компании заинтересованы местные фермеры и Ростовский водоканал, поскольку для создания удобрений планируется использовать осадки сточных вод. Помимо этого проекта молодая ученая работает над созданием адресной системы доставки удобрений сельскохозяйственным растениям с использованием нанотехнологий, занимается оценкой экологического состояния почв в зоне влияния терриконов угольных шахт.

N: — Как вы пришли к идее создания биосорбентов?

Т.Б.: — На втором курсе я пришла писать курсовую работу к доктору биологических наук, профессору Минкиной Татьяне Михайловне, специалисту в области химического загрязнения почв. Благодаря ей я заинтересовалась изучением поведения загрязняющих веществ и оценкой устойчивости почв юга России к их воздействию. Этой теме была посвящена кандидатская диссертация, которую я защитила в МГУ имени Ломоносова в 2018 году. Вещества, которые я исследую, — тяжелые металлы. Их отличие в том, что только они не подвержены биодеградации в почве, то есть остаются в ней очень долго, однако способны изменять форму своих соединений и проявлять по отношению к живым организмам канцерогенные, мутагенные и токсичные свойства. Ну а потом… время стало диктовать, что нужны не только фундаментальные исследования, но и прикладные разработки. Так мы с коллегами начали заниматься разработкой углеродистых сорбентов (биоуглей) из отходов растениеводства, таких как шелуха риса или лузга подсолнечника, которые позволяют очищать почвы от химического загрязнения. Биоуголь — это экологически чистый и недорогой сорбент, источник углерода и питательных веществ для почв, а еще структурообразователь почв. У одной из моих коллег, Сушковой Светланы (соучредительница ООО «Биопочва». — N), был опыт сотрудничества с Фондом содействия инновациям. Послушав ее, мы решили подать заявку на программу «УМНИК». И к счастью, с первого раза прошли. Комиссия увидела коммерциализуемость проекта. Наша цель была — разработать технологию утилизации отходов АПК с получением высокопористых ценных углеродистых биосорбентов. Проект был завершен успешно. После этого мы подали заявку на «Старт-1» и тоже с первого раза прошли, получив грант 2 млн рублей. По условиям программы нужно было зарегистрировать юрлицо, поэтому в 2020 году мы создали ООО «Биопочва». В январе этого года мы завершили работу по гранту — запатентовали наш способ создания биосорбентов и создали базу данных «Способ получения сорбента с заданными свойствами в зависимости от температуры и длительности пиролиза». Недавно подали заявку на «Старт-2», чтобы получить финансирование в размере 8 млн рублей для дальнейшего развития предприятия.

N: — Если вы выиграете конкурс, на что будут направлены средства?

Т.Б.: — На продолжение исследований и расширение линейки продуктов. Кроме того, мы надеемся создать промышленную установку по производству биоугля.

N: — А есть ли в России и мире конкуренты у вашей технологии?

Т.Б.: — Биосорбенты называют черным золотом, их активно используют, например, в Индии, Китае, Германии. В России тоже есть предприятия, которые выпускают биоуголь из древесных отходов, например из березы. Но такой технологии, как у нас, ни у кого нет. Она заключается в подборе условий термической обработки (температуры, скорости нагрева, времени выдержки) исходной биомассы, которые позволяют получить сорбенты с заданными свойствами. Изменяя условия пиролиза, мы задаем внутри материала поры разного размера — микро-, мезо— и макро-, в одних порах могут поглощаться маленькие молекулы загрязняющих веществ, например тяжелых металлов, в более крупных — органические молекулы. Наш подход позволяет комплексно решать проблему загрязнений.

Кроме того, мы сейчас занимаемся созданием нанокомпозитов на основе биоугля и металлоорганических каркасных соединений — этим не занимается никто в мире. Эти исследования мы проводим совместно с сотрудниками Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ в рамках стратегического проекта университета «Приоритет-2030».

N: — Что дает создание нанокомпозитов?

Т.Б.: — Металлоорганические каркасные полимеры имеют рекордные показатели удельной поверхности до 10 тыс. кв. м/г — эта активная площадь поглощения сопоставима с площадью футбольного поля стадиона «Ростов Арена». Их добавление к нашему биоуглю позволяет, с одной стороны, многократно увеличить показатели сорбционной емкости углеродистого материала, а с другой стороны, снизить стоимость самого полимера за счет использования более дешевого носителя — биоугля.

N: — Оцените, в какие сроки может быть завершена работа над созданием нанокомпозитов?

Т.Б.: — Пока сложно точно назвать сроки. На данный момент в лабораторных условиях уже получены первые образцы нанокомпозитов на основе биоугля из шелухи риса и наночастиц MIL-100 (Fe) с высокими сорбционными показателями. Основная проблема теперь заключается в удешевлении и усовершенствовании технологии их синтеза под каждую конкретную задачу. То есть под каждый конкретный тип загрязнения почвы будут подобраны полимеры, условия их получения и внедрения в углеродистую матрицу биоугля для моделирования соответствующей структуры композитного сорбента с определенным размером пор для более прочного закрепления загрязняющего вещества. После проведения серии испытаний созданной линейки нанокомпозитов планируется отработка методики их масштабируемого синтеза.

N: — Есть ли компании, которые заинтересованы в вашей продукции?

Т.Б.: — На данный момент у нас есть несколько соглашений с потенциальными заказчиками. Например, с ООО «Биохутор Петровский» в Неклиновском районе. Они специализируются на органическом земледелии. Их заинтересовало одно из направлений наших разработок — создание биоудобрения на основе биоугля и консорциума агрономически ценных микроорганизмов. «Биохутор Петровский» готов предоставить нам свои поля для тестирования наших биоудобрений.

N: — Как биосорбент становится удобрением?

Т.Б.: — Биоуголь на 90% состоит из углерода и способен улучшать качество почв. Плюс мы можем его изготавливать из осадков сточных вод. Они изначально имеют в своем составе повышенное содержание фосфора и азота. Путем добавления к ним азотфиксирующих и фосфатмобилизирующих микроорганизмов мы обеспечим растения азотом и фосфором. Эти же микроорганизмы будут выступать в качестве защиты от фитопатогенов — возбудителей болезней растений. Это позволит отказаться или минимизировать применение пестицидов. Получаются такие биоудобрения комплексного действия. Глава «Биохутора Петровский» очень заинтересован в таких биоудобрениях.

Еще мы подписали соглашение о сотрудничестве с АО «Ростовводоканал» — они тоже заинтересованы в нашей технологии.

N: — Почему Водоканалу это интересно?

Т.Б.: — Осадок сточных вод является побочным продуктом процессов очистки сточных вод и содержит различные органические и неорганические соединения, в том числе тяжелые металлы, патогены и другие загрязняющие вещества. Основной метод утилизации осадков сточных вод — сохранение на иловых картах или захоронение. Мы же предлагаем выпускать из этих отходов высококачественные удобрения или сорбенты. Данная технология позволит сократить уровень загрязнения почв, минимизировать негативные последствия для окружающей среды и ликвидировать специфические запахи от иловых полей. Просто так в чистом виде использовать осадки для удобрения полей нельзя, поскольку они содержат потенциально токсичные элементы.

N: — В какие сроки вы планируете завершить исследование и создать промышленную установку по производству сорбентов?

Т.Б.: — Ориентировочно нам нужно 1,5 года на апробацию нашей технологии в промышленных условиях.

N: — Какие цели ставите сегодня перед собой как ученая?

Т.Б.: — Я сейчас на втором курсе докторантуры ЮФУ, и цель номер один — это успешно завершить ее и представить в срок диссертацию к защите. А вторая цель — успешная реализация всех действующих проектов, где я являюсь либо руководителем, либо исполнителем. Например, 1 июля стало известно, что проект «Наноплатформа на основе металлоорганических полимеров для контроля качества и безопасности загрязненных почв промышленных и сельскохозяйственных ландшафтов» (№ проекта 22-76-10054) под моим руководством выиграл в конкурсе президентской программы Российского научного фонда (РНФ). Мы займемся созданием адресной системы доставки агрохимических препаратов сельскохозяйственным растениям на основе металлоорганических каркасных полимеров. В частности, будем создавать наноконтейнеры, в которые загружаются гормоны роста — ауксины — и потом контролируемо, в корневой зоне растений, высвобождаются. Это позволит экономить на агрохимических препаратах, так как они будут доставляться адресно, с минимум потерь, что повысит эффективность от их внесения. Также совсем недавно мы выиграли мегагрант, что очень ценно для нашей группы. Он называется «Биореставрация загрязненных почвенных экосистем». Руководителем проекта будет ученый мирового уровня из Китая Вонг Минг Хунг. В рамках реализации гранта будет создана лаборатория мирового уровня «Здоровье почв», которая займется разработкой технологий реабилитации и восстановления почв. Грант рассчитан на 3 года, финансирование — 90 млн рублей.

N: — Где наиболее актуальным будет применение биосорбентов в Ростовской области?

Т.Б.: — Думаю, в первую очередь — на сельхозполях, которые расположены в зоне выбросов и отходов различных производств. Важной экологической проблемой для Ростовской области является воздействие отвальных пород угольных шахт (терриконов), количество которых более 400. Терриконы склонны к самовозгоранию со значительным выбросом газов и твердых продуктов горения (например, серы и ее соединений), которые оседают на почву в радиусе до 3 км. Хранилищами углеотходов занято 1,3 тыс. га земель, а общая площадь нарушенных земель в связи с угледобычей достигает 7 тыс. га. В последнее время наша группа занимается оценкой экологического состояния почв в зоне влияния терриконов угольных шахт. Эти территории, как показывают наши исследования, нуждаются в оздоровлении с применением разрабатываемых нами технологий очистки почв.

N: — А вдоль трасс сильно загрязняется почва?

Т.Б.: — С 2002 года тетраэтилсвинец запретили использовать в бензине, который раньше был основным источником загрязнения почв вдоль автомобильных дорог. Но в связи с тем что металлы не подвержены биодеградации, значительные содержания свинца до сих пор выявляются в почвах. Плюс от стирания шин и тормозных колодок в почву попадают металлы. Да, я думаю, в почвах вдоль дорог тоже можно будет использовать наши биосорбенты.

N: — В какой еще поддержке сегодня нуждается ваш проект по созданию биосорбентов?

Т.Б.: — В перспективе мы надеемся, конечно, на большую господдержку: гранты, льготное кредитование, субсидирование затрат произведенной продукции. Рассчитываем также на включение биоудобрений в перечень субсидируемых крестьянам затрат в качестве поддержки органического земледелия.

N: — Почему вы занялись почвоведением?

Т.Б.: — Это получилось случайно. Я со школьной скамьи мечтала стать следователем. Может быть, смотрела много сериалов, не знаю. У меня были планы поступать в Ростовский юридический институт МВД, в то же время мне очень нравилась биология. Моя старшая сестра уговорила меня подать заявление на биофак ЮФУ как запасной вариант, который стал для меня основным в итоге. Когда мы пришли подавать документы, то познакомились с сотрудниками факультета почвоведения, они стали рассказывать, как у них интересно. И я подала документы туда, подумав: «Какая разница, я все равно буду учиться на следователя». На юридический факультет я поступила только заочно, конкурс был очень большой. А в ЮФУ на почвоведение поступила на очное. И знаете, я очень расстроилась, когда узнала, что поступила. Мне сказали, что впервые видели такую абитуриентку. В конце концов я решила учиться в ЮФУ. И ни на секунду не пожалела. Здесь я окончила бакалавриат, аспирантуру, магистратуру, защитила диссертацию, а сейчас обучаюсь в докторантуре. Я рада, что пришлось сделать такой выбор.

N: — Как к вашей работе относятся родные и друзья?

Т.Б.: — Я всегда чувствую их поддержку, они мне доверяют и знают, что, если я что-то задумала, я достигну цели. Хотя из-за работы у меня не всегда хватает времени, чтобы уделить им внимание. Но они не обижаются, понимают всю сложность и важность моей деятельности.

N: — Кто для вас является образцом среди предпринимателей, ученых, преподавателей?

Т.Б.: — Из моего близкого круга — мой научный руководитель Татьяна Михайловна Минкина, это невероятно энергичный человек, который работает 24/7, с ней можно созвониться хоть в 2 часа ночи! На моих глазах за последние 10 лет она создала коллектив, в котором более 100 человек — начиная от студентов, заканчивая высококвалифицированными специалистами из стран дальнего зарубежья.

Как предпринимательница меня воодушевляет Эсте Лаудер, которая создавала свой первый крем дома на кухне, а за полвека ее империя косметики охватила весь мир.

Если же рассматривать пример ученого из истории, то для меня ориентир — Луи Пастер, он заложил основы микробиологии, но в то же время у его исследований был и прикладной результат — он разработал метод вакцинации против сибирской язвы, бешенства, разработал технологию пастеризации.

Татьяна Минкина, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии им. Д. И. Ивановского  ЮФУ, профессор, доктор биологических наук:

— Татьяна обладает теми качествами, которые свойственны большому ученому. Она очень любознательна, педантична и скрупулезна и очень целеустремленна: если она за что-то взялась, можно не сомневаться, что она доведет это до конца. И потом, она обладает важными личностными качествами — трудолюбием, тактичностью, большой заинтересованностью в том, что делает, — этим она притягивает к себе людей. С ней с удовольствием работают и студенты, и аспиранты, и именитые ученые. Не зря Татьяна приглашалась на стажировку в Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского у известных профессоров. Она очень молода, но уже является старшим научным сотрудником. Не сомневаюсь, что она подготовит докторскую диссертацию и в ближайшие пару лет станет молодым доктором наук. А это, в свою очередь, откроет новые перспективы для роста: как молодой доктор наук она может участвовать в крупных грантах, стажироваться в крупных научных организациях, в том числе международных. Помимо того что она глубокий теоретик, Татьяна зарекомендовала себя как молодая бизнесвумен. Тот продукт, что она создает, позволяет не только утилизировать отходы АПК, но и сберегать почву, делать ее безопасной для выращивания сельхозпродукции, получать большой урожай с высоким качеством. Ее исследованиями заинтересовались сельхозпроизводители. Я вижу, что у нее большие перспективы для роста во всех избранных направлениях.