CC BY
26
«Золотой ключик» урожайности
Растениеводство сегодня невозможно представить без удобрений. Их производство не стоит на месте и традиционные солевые и хелатные формы интенсивно вытесняются более эффективными препаратами нового поколения на основе наночастиц микроэлементов. Рассказать об этом мы попросили руководителя группы модификации природных полимеров Института физико-органической химии НАН Беларуси Сергея АЗИЗБЕКЯНА.
Ш урожайности зерновых и овощных культур наша страна пока уступает большинству государств Европы. Одна из причин - недостаточная обеспеченность микроудобрениями, в основном импортируемыми. У многих хозяйств банально нет на это средств. Необходимо разорвать замкнутый круг, когда результатом отсутствия денег на современную высокоэффективную
агрохимию становится низкая урожайность и далее - опять бедственное финансовое положение. Решение такой задачи возможно с помощью современных прорывных научных разработок.
- Что собой представляют такие удобрения и на чем основано их действие?
- Передовые страны в последнее десятилетие совершили переход на новый технологический уклад в области агрохимии. Традиционные микроудобрения интенсивно заменяются более эффективными препаратами нового поколения на другой «элементной базе» - в виде наночастиц микроэлементов, обеспечивающих высокую урожайность при существенно меньшем расходе, что приводит к повышению рентабельности. В США ежегодно инвестируют свыше 1 млрд долл. в год для внедрения нанотехноло-гий в растениеводство, животноводство, ветеринарию и уже получают до 20 млрд долл. прибыли
при производстве продуктов питания. Значительные средства вкладываются в наноиндустрию в Европе и Азии.
Как показывают результаты экспериментов и испытаний, в наноразмерном диапазоне отмечается явление сверхпроницаемости через биологические мембраны, что позволяет нано-частицам свободно проникать к внутриклеточным органеллам и обеспечивать физиологически необходимую норму синтеза ферментов в сотни раз меньшей дозой в сравнении с солевыми препаратами. Ведь традиционные микроудобрения - это растворы заряженных ионов, которые могут попадать через защитную липидную мембрану в растительную клетку только с помощью специальных белков-переносчиков. Ресурс такого транспорта ограничен. Для достижения эффекта приходится обрабатывать растения избыточным количеством микроэлементов, но лишь небольшая часть из них проникает внутрь клеток. Нано-элементы синтезируются в виде нерастворимых наночастиц, которые не диссоциируют в воде, не имеют заряда и не воспринимаются мембраной как инородное тело. Размер таких частиц меньше размера пор, плазмодесм мембраны (до 50 нм), что позволяет им свободно проникать к внутриклеточным органеллам и участвовать в синтезе ферментов, необходимых для ускорения обменных процессов в растении.
Перевод любого микроэлемента в форму наночастиц сопровождается резким увеличением эффективности его воздействия. В проведенном нами модельном эксперименте растения люпина через 15 дней после посадки однократно опрыскали (1 мл на 1 растение) растворами сульфата железа и нанопрепаратом с одинаковой концентрацией 1 мг/л. Результат обработки последним начал проявляться уже спустя
Тема номера
сутки. Через 10 дней масса корней увеличилась почти в 2 раза. Анализ минерального состава листьев и корней на атомно-эмис-сионном спектрометре показал, что каждое растение, получив всего 1 мкг Бе в виде наноката-лизатора, сумело дополнительно извлечь из почвы в 100 раз больше Бе. Важно, что эта тенденция распространяется и на степень усваивания других элементов. К примеру, классическая агрохимия предписывает обязательную подкормку некоторых растений бором. Модельный эксперимент подтвердил, что не содержащий бора нанокатализатор обеспечил переход из почвы в листья в 2 раза большего количества бора, чем в контрольной группе.
- Есть ли в Беларуси агрохимические препараты, содержащие в названии или составе приставку «нано»?
- Уже испытано и зарегистрировано до десяти таких препаратов. Но это в основном зарубежные разработки, предлагаемые по цене, которая недоступна большому количеству отечественных потребителей. Выходом видится развитие в нашей стране производства современных нанопрепаратов, не уступающих по эффективности лучшим мировым аналогам, но более дешевых за счет использования собственных технологий и местных сырьевых ресурсов. Для решения этой задачи коллективом ученых из нескольких институтов НАН Беларуси разработаны методы синтеза ряда продукции для нужд АПК (ветеринарии, животноводства, растениеводства). Нам удалось, по научным меркам, мгновенно (за три года) пройти путь от первых лабораторных экспериментов в пробирках до создания технологии
и развертывания действующего опытно-промышленного производства импортозамещающего микроэлементного нанопрепара-
та. Белорусские микроудобрения на основе наночастиц микроэлементов получили название «Наноплант». К слову, недавно эта наша разработка завоевала серебряную медаль на авторитетной XXI Международной выставке «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Н1-ТЕСН'2015) в г. Санкт-Петербурге.
- Какой прирост урожайности удается получить?
- Показана возможность увеличения урожайности зерновых культур на 10-18%, зернобобовых - 22%, овощей - 15-25%, сахарной свеклы - на 6%. При этом прибыль от реализации дополнительной продукции в 8-15 раз превышает затраты на закупку препарата. Важно и то, что «Наноплант» выпускается
в жидкой форме, что значительно упрощает подготовку к использованию и гарантирует качество.
- Какова эффективность по сравнению с традиционными удобрениями?
- При испытаниях установлено, что если при внекорневой подкормке посевов гектарная норма лучших импортируемых жидких хелатных микроудобрений составляет 1,5-2,5 л/га
с содержанием суммы микроэлементов порядка 50 г/га, то «На-ноплант» обеспечивает высокую прибавку урожайности при дозе 0,1 л/га, содержащей в 250 раз меньшее количество микроэлементов - всего 0,2 г/га.
- Безобидны ли такие препараты?
- Конечно, особые свойства нанопрепарата потребовали
и особого подхода к получению гарантии безопасности его применения. В Научно-практическом центре гигиены в течение нескольких лет выполнялись расширенные исследования по европейской процедуре острой, кумулятивной, фито-, эко- и цитотоксичности, мутагенности «Нанопланта» на мышах, кроликах, растениях, а также на моллюсках и одноклеточных организмах. К удивлению медиков, препарат по всем параметрам оказался на порядок менее токсичным (IV класс - малоопасные вещества), чем соли микроэлементов, представляющие I и II классы опасности. Серьезный вклад в случае наших наноча-стиц вносит стабилизирующая оболочка на основе биогенных полимеров, которая обеспечивает постепенную утилизацию микроэлементов, пролонгированность действия. Благодаря поддержке инновационных фондов НАН Беларуси и Мингорисполкома «Наноплант» в рекордные сроки был испытан, зарегистрирован и разрешен к применению на большинстве культур растениеводства Беларуси: озимых и яровых зерновых, зернобобовых, овощных открытого и защищенного грунта, плодовых, рапсе, картофеле, сахарной и кормовой свекле, льне, кормовых травах, цветах и газонах.
- Как лучше всего применять «Наноплант»?
- Различные его марки используются при предпосевной подготовке семян, а также при внекорневой подкормке рассады и растений. Способ применения -замачивание семян овощных (инкрустация семян зерновых) культур и внекорневая подкормка рассады и растений от весны до осени. Для всех операций приготавливается рабочая жидкость одинаковой концентрации - 35 мл на 100 л воды.
- В каких объемах производится этот препарат? Достаточны ли они для сельского хозяйства Беларуси?
- Решающее преимущество нанопрепаратов - возможность производства микроудобрений для обеспечения потребности всей республики на малых производственных площадях на компактном наукоемком оборудовании. Не требуется строительства нового химического комбината. «Наноплант» выпускается в Минске на опытно-промышленном модуле, способном обеспечить обработку десятков тысяч гектаров посевов. При этом его стоимость
в 2-3 раза меньше в сравнении с импортируемыми микроудобрениями, но у хозяйств сейчас не хватает средств на закупку и по такой низкой цене. Думаю, государству, заинтересованному в увеличении экспорта продукции АПК, стоит на первом этапе оказать им помощь в приобретении «золотого ключика», повышающего урожайность. Тогда вскоре будет получена дополнительная продукция на сумму в 8-15 раз выше, чем понесенные сейчас затраты. А если у хозяйств появится прибыль, то в дальнейшем они смогут самостоятельно закупать необходимые объемы нанопрепаратов. В свою очередь, если у производителей «Нано-планта» увеличится сбыт, то уже в течение года будут развернуты очередные технологические модули, способные снабдить «эликсиром урожайности» сотни тысяч и миллионы гектаров посевов, что создает предпосылки для обеспечения наноудобрения-ми растениеводства всей страны с целью радикального решения стратегической проблемы отрасли - повышения урожайности, улучшения качества, увеличения рентабельности производства. СИ
Владимир ЛЕБЕДЕВ
Патентная активность Украины и Беларуси в сфере нанотехнологий
Резюме. Статья посвящена развитию нанотехнологической сферы в Украине и Республике Беларусь. Исследование основано на анализе патентов в области нанотехнологий (класс МПК B82), выданных патентными ведомствами двух стран. Выделены особенности, которые характерны для патентной деятельности в этой сфере, разработан ряд рекомендаций по улучшению ситуации.
Ключевые слова: нанотехнологии, патентная активность, патентный анализ, патентная классификация.
УДК [338.45+330341.Щ77]
Оксана Ткачева,
младший научный сотрудник Института экономики и прогнозирования НАН Украины
Поиск новых факторов роста национальных экономик и повышения эффективности деятельности отечественных товаропроизводителей приводит к необходимости стимулирования внедрения технологий шестого технологического уклада, в том числе и нанотехнологий. Правительствами наиболее передовых стран все больше внимания уделяется формированию национальных наноиндустрий. Следует отметить, что рост данного направления в мире происходит во многом благодаря государственной поддержке.
В то же время целенаправленное развитие нанотехнологической деятельности в Украине и Беларуси началось с определенным отставанием. Так, в Украине разработка и реализация соответствующих программ стартовали в 2001 г. (украинско-российская межведомственная научно-техническая программа «Нанофи-зика и наноэлектроника», целевые комплексные программы фундаментальных исследований НАН Украины «Наноструктурные системы, на-номатериалы, нанотехнологии на 2003-2009 гг.» и «Фундаментальные проблемы наноструктур-ных систем, наноматериалов, нанотехнологий на 2010-2014 гг.»). Первая Государственная целевая научно-техническая программа была принята лишь в 2010 г. («Нанотехнологии и наноматери-алы на 2010-2014 гг.»). В Беларуси также активно ведутся работы в области нанотехнологий в рамках отраслевых научно-технических программ, программ фундаментальных исследований НАН Беларуси и грантов БРФФИ. Так, с 2003 по 2005 г. выполнялась Государственная программа ориентированных фундаментальных исследований «На-номатериалы и нанотехнологии», Государственная комплексная программа научных исследований «Нанотех», реализуется подпрограмма «Нанома-териалы и нанотехнологии» (программа «Функциональные и машиностроительные материалы, наноматериалы») на 2011-2015 гг. Кроме того, в Республике Беларусь в 2013 г. была подготовлена и утверждена концепция формирования и развития наноиндустрии. Таким образом, в анализируемых странах были созданы базовые условия для активизации нанотехнологических исследований и формирования наноиндустрии в целом.
