Биоуголь из скорлупы кедрового ореха испытали как замену полимерной мульче

Ученые Тюменского государственного университета и Томского политехнического университета испытали биоуголь из скорлупы кедрового ореха в качестве мульчи. Такой подход позволяет перерабатывать органические отходы в материал для сельского хозяйства и потенциально сокращать применение полимерной пленки и спанбонда.

Результаты исследования опубликованы в International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture. Авторы подчеркивают, что технология пока требует дальнейшей настройки и не обеспечивает одинаковую защиту от всех видов сорняков.

Как получили и испытали материал

Биоуголь изготовили методом пиролиза: скорлупу кедрового ореха переработали без доступа кислорода при температуре 600 °C. Обычно биоуголь вносят непосредственно в почву для улучшения ее свойств. Его применение в виде отдельного поверхностного слоя, особенно для многолетних культур, изучено слабее.

Испытания проводили на садовой землянике в климатической камере. Растения разделили на три группы: без мульчи, со слоем биоугля толщиной 2 см и под спанбондом.

В каждую группу подсеяли семена шести видов сорных растений, включая злаковые, рапс, крапиву, репейник, пастушью сумку и фенхель. Наблюдение продолжалось два месяца.

Что показал эксперимент

Эффективность биоугля зависела от вида сорняка. Фенхель был подавлен полностью, пастушья сумка — более чем на 90%, крапива — на 75–90%, рапс — на 50–60%. Общий диапазон подавления сорной растительности составил 52–100%.

Темный слой биоугля частично перекрывал доступ света и физически затруднял выход проростков на поверхность. При этом исследователи не считают материал универсальным решением против любой сорной растительности.

В опыте с прекращением полива биоуголь в первые три дня позволил сохранить примерно на 7% больше воды по сравнению с вариантом без мульчи. Для спанбонда показатель составил около 2%.

При более продолжительной засухе сплошной спанбонд может быть эффективнее, отметил доцент кафедры прикладной и технической физики ТюмГУ Константин Пономарев. Биоуголь остается рыхлым и проницаемым, поэтому его свойства отличаются от характеристик сплошного полимерного покрытия.

Почему это важно для переработки

Предложенный способ создает дополнительное направление использования скорлупы, остающейся после переработки кедрового ореха. Вместо утилизации этот органический остаток можно превращать в материал с прикладными свойствами.

Если технология подтвердит эффективность за пределами климатической камеры, биоуголь может найти применение в ягодоводстве, питомниках и тепличных хозяйствах. Однако для оценки рыночных перспектив необходимы дальнейшие испытания, подбор параметров производства и сравнение с существующими видами мульчи.

Исследователи планируют разработать математическую модель, которая поможет определить оптимальную толщину слоя и размер частиц биоугля. Задача — усилить подавление сорняков, не ухудшая условия для культурных растений.

Работа выполнена в рамках государственного задания № FEWZ-2024-0013 и при поддержке Российского научного фонда, проект № 23-76-01011. Базовые принципы математической модели разработаны в рамках гранта «УМНИК» № 19409ГУ/2024.