Превращать сточные отходы в полезное удобрение научились в Пермском Политехе

В России каждый год фиксируется более 2,5 тысяч случаев загрязнения рек и озер, и значительная их часть связана со сточными водами — как промышленными, так и городскими. Во многих из них содержится аммонийный азот – вещество, вызывающее цветение. Его можно извлекать и перерабатывать в ценное удобрение, распространенное в сельском хозяйстве, — струвит. Он состоит из белых или прозрачных кристаллов, которые формируются по-разному в зависимости от многих факторов, что затрудняет его добычу. Ученые Пермского Политеха выяснили, как сделать процесс получения такого удобрения более качественным и контролируемым. При этом эффективность очистки сточных вод возрастает до 98%.

Статья опубликована в материалах международной научно-практической конференции «Химия. Экология. Урбанистика» за 2025 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Аммонийный азот — это форма азота, которая содержится в сточных водах (например, в канализации, промышленных отходах или на животноводческих фермах). Он загрязняет реки и озера, вызывая рост водорослей и гибель рыб. Человечество придумало способ не просто извлекать это вещество, но и делать из него полезное удобрение — струвит.

Интересный факт: у людей струвитные камни (иногда их называют инфекционными) часто формируются из-за бактерий, расщепляющих мочевину. Они вырастают до гигантских размеров и могут повлечь серьезные последствия, вплоть до хирургического вмешательства. Тем не менее в промышленности струвит очень полезен: помимо очистки канализационных стоков он используется в сельском хозяйстве или как диетическая добавка для животных.

– Струвит представляет собой минерал, который содержит магний, аммоний и фосфат. Когда эти три компонента смешивают в воде при правильной кислотности, они соединяются и «выпадают» в виде его кристаллов. Проблема в том, что не всегда удается получить их нужное количество и качество — кристаллы могут быть слишком большими, мелкими или слипаться, а иногда процесс извлечения идет слишком медленно. Это объясняет необходимость исследовать методику добычи, – комментирует Юлия Исмагилова, студентка кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.

Ученые Пермского Политеха провели серию экспериментов, чтобы выяснить, как получать это удобрение максимально эффективно. Они смешивали растворы магния, аммония и фосфатов в разных условиях. Полученные кристаллы проверяли под микроскопами и с помощью рентгена.

– Чтобы извлечь качественный струвит, важно поддерживать кислотность воды и учитывать скорость перемешивания компонентов. Эксперименты с растворами в разных условиях позволили определить, что кристаллы растут быстрее при высокой температуре и значении кислотности воды около 8-9 pH.  Чем быстрее темп перемешивания, тем мельче частицы. Мы установили оптимальную скорость – 300 оборотов в минуту. Она позволила получить крупные и однородные кристаллы порядка 10 микрометров, которые подходят для фильтрования и очистки стоков, – комментирует Андрей Старостин, доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Кроме того, эксперимент политехников показал, что, добавив специальные кремнийсодержащие вещества, можно сделать кристаллы более мелкими и однородными, чтобы повысить их эффективность.

Выявленные оптимальные условия позволят получить максимальное количество качественного удобрения для сельского хозяйства и одновременно очистить сточные воды. Результаты ученых Пермского Политеха могут быть использованы для улучшения процессов утилизации аммонийного азота и производства струвита в промышленных условиях.

Информация предоставлена пресс-службой ПНИПУ

Источник фото: ru.123rf.com