4.5. Получение органического удобрения

Общеизвестно доминирование природоемких отраслей промышленности, ресурсоемких и энергоемких технологий.

Мировая практика показывает, что экономически эффективным и даже прибыльным может быть такое управление отходами, при котором обеспечивается их селективность. Бумажные и хлопковые отходы являются наиболее "чистыми" отходами. Однако их химический состав не позволяет обоснованно определить круг процессов (термических, физико-химических, механических, биологических, биотехнологических и др.) переработки, методы и средства хранения и транспортирования. Для правильного выбора методов управления отходами необходимы знания их физико-химических свойств, список токсичных соединений (в Российском временном классификаторе их более 130) и индекс токсичности.

Широко обсуждается ряд схем ферментативного гидролиза целлюлозы и превращение хлопкового линта и бумажного скопа в полезное сырье. Интерес к подобным исследованиям обусловлен сугубо научными и прикладными задачами. Специалистов прикладной биохимии и биотехнологии интересуют возможности новых технологий и разработок в получении пищевых продуктов из нетрадиционного сырья, биоконверсии энергии, органических удобрений, бактериальных препаратов и т.д. Одним из первых этапов подобных технологий является изучение закономерностей ферментативной деградации полимерных субстратов с различной реализационной способностью. Известно, что целлюлоза представляет собой биополимер, который может существовать в нескольких полимерных модификациях. Как природная, так и регенерированная целлюлоза является структурно неоднородной, что может направленно изменяться в широких пределах, определяя реакционную способность целлюлозы. В зависимости от физического состояния исходного субстрата, продукты гидролиза целлюлозы, могут представлять собой частично деструктурированную нерастворимую целлюлозу с относительно низкой степенью полимеризации (СП) по сравнению с исходным нерастворимым субстратом. По мере уменьшения СП субстрата скорость ферментативного превращения полимера прогрессивно уменьшается, что часто приводит к фактическому прекращению реакции. При этом глубокая деградация биополимеров происходит, как правило, под действием не отдельных ферментов, а полиферментных систем. По-видимому, не существует такого “универсального” фермента, который способен был бы достаточно быстро деградировать полимер до соответствующего мономера, действуя эффективно на всех этапах реакции. Совместное же действие ферментов, образующих полиферментную систему, приведет к более эффективной реакции - деградации исходного субстрата, или образованию конечного продукта - по сравнению с действием отдельных ферментов на исходный субстрат. Подобное действие полиферментных ансамблей, заключенных в микробных ассоциациях, представляет собой самую характерную особенность предлагаемой нами биотехнологии (Сидоренко, 2003).

Бумажный скоп подвергается воздействию целлюлаз микроорганизмов компоста высокого нагрева (КВН), целлюлозного комплекса бактериального препарата, созданного на основе микроорганизмов выделенных из почв тропиков (Сидоренко, 2003). Ферментативная деградация скопа изменяет его качество и придает определенные особенности удобрительной смеси. Целлюлазный комплекс микроорганизмов проводит глубокие биохимические изменения скопа. Исходное сырье целлюлозно-бумажного комбината характеризовалось повышенной кислотностью (рН=5,5), низкой реакционной способностью и биологической активностью, а также бедным видовым составом микроорганизмов.

За 6 дней эксперимента сформировался новый состав микробного ценоза, существенно изменилась скорость гидролиза скопа, глубина реакций и, соответственно, продукты метаболизма микроорганизмов. Гомогенизированный продукт переработки скопа приобрел 60-65%-ную влажность, темный цвет, многообразие и высокий титр микроорганизмов и запах земли. Биотермокатализ скопа позволяет получать высокоактивное органическое удобрение, и может быть рекомендовано для биоремедиации загрязненных почв и повышения их плодородия.

Подобраны также режимы биоконверсии бумажного скопа при внесении целлюлолитических микробных ассоциаций компоста высокого нагрева, полученного методом термической переработки птичьего помета и навоза крупного рогатого скота (Сидоренко, 2001).