1279

Прирост урожая клубней за последние 28 дней вегетации у сорта Ред Скарлет без полива составлял от 72,8 ц/га на вариан-

те N100P150K200 до 131,9 ц/га на контрольном варианте. При поливе она была больше: от 147,5 ц/га на варианте N80P60K120 до 178,4 ц/га на варианте N100P150K200 опыта. У сорта Галла без полива прирост урожая за последние 28 дней вегетации составлял

от 55,1 ц/га на варианте N80P60K120 до 180,4 ц/га на варианте N150P150K200. Урожайность при поливе увеличивалась от 71,9 ц/га

на варианте N90P90K120 до 229,3 ц/га на варианте N100P150K200. При поливе средний прирост урожая за 28 дней равен 149 ц/га,

что на 27,4 ц/га больше, чем без полива.

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

–Наибольшая урожайность клубней картофеля при уборке

была получена при поливе у сорта Галла на варианте N150P150K200 – 627,2 ц/га, что на 240,8 ц/га больше контрольного варианта и на 97,4 ц/га больше, чембезполива.

–Планируемая прибавка урожая 100 ц/га на варианте

N100P150K200 фактически равнялась: у сорта Галла без полива –

112,6 ц/га, при поливе – 200,9 ц/га.

–У сорта Галла без полива урожайность в среднем в период уборки была 469,8 ц/га, что на 79,8 ц/га больше урожайности сорта Ред Скарлет, а на поливе, соответственно, 518,6 ц/га, что больше на 62 ц/га.

361

elib.pstu.ru

А.С. Максимов,

д-р биол. наук, проф. С.А. Иларионов

Пермский государственный национальный исследовательский университет

ПРИМЕНЕНИЕ ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ БИОГАЗА

Возросшие требования к защите окружающей среды от загрязнения, все увеличивающаяся стоимость переработки отходов возродили интерес к анаэробному сбраживанию отходов сельского хозяйства.

Наиболее интересна с практической точки зрения конверсия энергии биогаза в электрическую энергию, которая является самым универсальным видом энергии, так как легко конвертируется во все прочие.

В настоящее время во всем мире ведутся активные разработки систем генерации электрической энергии на базе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), и очень интересным с практической точки зрения способом использования биогаза можно считать конверсию его в синтез-газ, который используется как топливо в батареях ТОТЭ.

Для получения количества биогаза, достаточного для функционирования системы генерации электрической энергии на ТОТЭ, применялась экспериментальная лабораторная биогазовая установка оригинальной конструкции, которая изображена на рисунке.

Образующийся биогаз отводился из реактора в газгольдер и далее в систему очистки биогаза, состоящую из каскада барботажных абсорберов, биогаз направлялся в каталитический конвертор метана, где преобразовывался в синтез-газ, который подавался в исследовательскую ячейку ТОТЭ, изготовленную в ИЭФ УрО РАН.

362

elib.pstu.ru

В.А. Павлова,

д-р биол. наук, доц. Е.Э. Нефедьева

Волгоградский государственный технический университет

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛАМИДА

ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДЫ СЕМЕНАМИ ПРИ ПРОРАСТАНИИ

Прорастание семян – важный этап онтогенеза культурных растений, зачастую определяющий урожайность. Важнейшими факторами, необходимыми для прорастания семян, являются воздух, тепло и вода. Вода поступает в клетки семян путем диффузии через липидный бислой и по специальным каналам, образуемым белками аквапоринами. Они формируются на поздних стадиях созревания и регулируют поступление воды в клетки семян при набухании.

Качество семян при хранении ухудшается. Из состарившихся семян наряду с нормальными проростками вырастают проростки с морфологическими дефектами (ненормальные), а часть живых семян, как и мертвые, не наклевываются вовсе. Увеличивается количество фракций II и III [1]. В период прорастания семена, особенно II фракции, чувствительны к внешним факторам, и потому их всхожесть в большой степени зависит от условий набухания, в частности от скорости поступления воды в семена. Старые семена больше подвержены повреждениям по сравнению с молодыми. Быстрое поступление воды в клетки сухого зародыша может механически разрушить клетки.

При набухании у семян возникает кратковременная гипоксия из-за вытеснения водой воздуха, которую семена обычно благополучно переживают. Причиной гипоксии у крупных семян бобовых может быть высокая скорость поглощения кислорода зародышем и медленная диффузия газа внутрь семени через семенную оболочку, поскольку семенная

364

elib.pstu.ru

кожура препятствует поступлению к зародышу достаточного количества атмосферного кислорода, особенно в избыточном количестве воды.

Появление в семенах при набухании свободной воды активирует поглощение кислорода. При влажности 30–35 % скорость поглощения кислорода выходит на стационарный уровень. Когда при влажности семян гороха 45 % заканчивается митохондриогенез [2], скорость поглощения кислорода вновь резко возрастает. Сродство дыхания к кислороду увеличивается. Более высокая скорость поглощения зародышем кислорода в процессе дыхания и медленная диффузия последнего через оболочку является причиной дефицита кислорода у зародыша семян фракции II. После восстановления нормальной обеспеченности зародышей кислородом из семян фракции II вырастают проростки с морфологическими дефектами.

Торможение удвоения ДНК у семян второй фракции происходит после их проклевывания, т.е. после перехода от гипоксии к аэробным условиям. Причиной прекращения удвоения ДНК и последующей ее деградации в постгипоксический период являются активные формы кислорода. Постгипоксический окислительный стресс во время прорастания является причиной образования ненормальных проростков из семян фракции II и снижения всхожести всей партии семян.

Проблемой является то, что в России для посевов используются семена III класса с выраженными гипоксией и постгипоксическим стрессом. Это снижает всхожесть и приводит к потерям урожая культурных растений. Неблагоприятным фактором для прорастания семян является уменьшение влажности почвы в весенний период. Для оптимизации влажности почвы и регулирования потока воды почва – семя предлагаем добавить звено в систему переноса влаги почва – гель – семя.

Гели на основе полиакриламида нетоксичны, сохраняют свои свойства при высоких и низких температурах и обладают высокой набухающей способностью, что позволяет контролиро-

365

elib.pstu.ru

вать скорость поступления воды в семена. Регулирование потока воды путем использования системы почва – гель – семя позволяет снизить количество семян, подвергшихся гипоксии и постгипоксическому стрессу.

Список литературы

1.Veselova T.V., Veselovsky V.A., Kozar V.I. Hypoxia in germinating legume seeds // New Development in Seed Quality Improvement / Book of abstracts of International Workshop on Applied Seed Biology. – Lodz, 2003. – P. 95–96.

2.Obroucheva N.V. Seed Germination: a Guide to the Early Stages Backhuys Publication. – Leiden, 1999.

366

elib.pstu.ru

А.С. Пермяков, Ю.А. Мезенцева,

канд. пед. наук, доц. К.Н. Южаков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО ВИДА ЦЕМЕНТА

В 2012 году Всемирный экономический форум опубликовал список из десяти важнейших технологий, которым стоит уделить повышенное внимание. Одним из приоритетных направлений является «Использование углекислого газа как ресурса». Это позволило бы решить одну из самых крупных социальных, политических и экономических проблем нашего времени.

Мировые выбросы СО2 достигли исторического максимума в 30,6 млрд т, превысив предыдущий рекорд 2008 года на 5 %.

Специалисты связывают увеличение выбросов углекислого газа с восстановлением мировой экономики после 2008 года. Рост промышленного производства привел к тому, что в атмосферу было вброшено на 1,6 Гт отравляющих веществ больше, чем в 2009 году (30,6 млрд в 2010 году против 29,3 млрд двумя годами ранее).

Цемент – один из основных материалов, применяемых

встроительстве, поэтому наблюдаемый в последнее время рост

встроительном секторе способствовал росту производства цемента до 2,9 млрд т ежегодно. По прогнозам, этот показатель будет увеличен до 5 млрд т к 2030 году.

Главный источник выбросов CO2 в секторе – производство клинкера – основного компонента цемента. Эти выбросы составляют 5 % от всех выбросов углекислого газа техногенного характера.

Основным решением данной проблемы у существующих цементных заводов является применение шлака и золы в производстве цемента, что приводит к уменьшению объема производства клинкера и, следовательно, к уменьшению выбросов углекислого газа.

367

elib.pstu.ru

Применение углекислого газа как компонента в получении продукта непрерывно связано с таким понятием, как карбонизация – насыщение материала углекислым газом. Поглощение углерода является процессом естественным, с помощью которого в природе образовались такие породы, как известняк.

Основная идея исследований заключается в преобразовании природных соединений оксида магния в устойчивые экологически чистые продукты карбоната, используемые как компоненты нового цемента.

В процессе приготовления нового вида цемента предполагается использовать низкоуглеродистое сырье на основе силиката магния, мировые запасы которого более 20 трлн т. Процесс получения вяжущего включает в себя ряд этапов:

1)подготовка магниесодержащей породы (серпантин, хри- зотил-асбест, оливин и др.);

2)разложение магниесодержащей породы с поглощением СО2 на магнезит, гидроксид магния, оксид кремния и примеси

сиспарением влаги:

а) нагревание при температуре около 200 оС при повышенном давлении (150 бар) с протеканием процесса карбонизации и разложением на карбонат магния и оксид кремния;

б) сепарация компонентов; в) нагревание карбоната магния при температуре 700 оС с

разложениемнаоксидмагния (полученный газнакарбонизацию); г) гидратации оксида магния;

3)смешение компонентов;

4)получениерадикальной альтернативы портландцементу. Альтернативным решением проблемы выбросов СО2 явля-

ется поиск замены существующего цемента. В мире эти задачи решают такие организации, как Calera, Calix, Louisiana Tech University Geopolymer Laboratory, Novacem, MIT Concrete Sustainability Hub, Zeobond.

Предполагается получение радикальной альтернативы существующему цементу, которая решает ряд проблем:

– Сырье. Для производства цемента в настоящее время используется известняк и глина. При температурной обработке

368

elib.pstu.ru

известняка выделяется около 400 кг СО2 на тонну производимого портландцемента. В альтернативном получении цемента сырьем являются силикаты магния, которые при обжиге не выделяют углекислый газ.

–Энергопотребление. При получении цементного клинкера требуется высокотемпературный обжиг сырья (около 1400 оС).

Максимальная температура обжига при получении нового вида цемента составляет всего лишь 700 оС.

–Выбросы СО2. В производстве портландцемента происходит выброс СО2 в количестве 800 кг на тонну готовой продукции. При производстве нового вида цемента происходит погло-

щение СО2 до 50 кг на тонну цемента.

Новый подход к управлению выбросами СО2 позволяет трансформировать вредный газ в ценный ресурс для производства новых материалов.

Список литературы

1.Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. – М.: Строй-

издат, 1979.

2.Осокин А.П., Большов В.В., Сивков С.П. Многокомпонентные специальные цементы: учеб. пособие / МХТИ им. Д.И. Менделеева. – М., 1983.

3.Фундаментальные экологические проблемы в разработках РАН: справ. рук-во / А.А. Веденяпин [и др.]. – М.: Наука: Физматгиз, 1995.

4.Цементная промышленность и экология / Б.Э. Юдович

[и др.]; НИИЦемент. – М., 2010.

5.Regulation (EC) № 443/2009 of the European Parliament and of the Council setting emission performance standards for new passenger cars as part of the Community’s integrated approach to reduce CO2 emissions from light-duty vehicles. – 23 April 2009.

369

elib.pstu.ru

Е.Н. Семкова,

канд. техн. наук, ст. преподаватель С.А. Сеньков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ САМОСБОРКИ НАНОСТРУКТУР В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ СИЛИКАТЫ – ОЛИГОПЕПТИДЫ

Наномодификация строительных материалов не может по теоретическим научным и экономическим соображениям состоять в получении строительных материалов из наночастиц [1]. Как показывает еще небольшая практика, нецелесообразно в большинстве случаев и введение в состав строительных материалов готовых наночастистиц, полученных предварительно по уже известным технологиям. Это связано как с дороговизной такого метода, так и с трудностями сохранения наночастиц

висходном состоянии в связи с их высокой агрегативной неустойчивостью – автогрануляция, комкование. К тому же многие виды наночастиц ядовиты. Выходом из положения может быть разработка таких рецептур и технологий, которые позволили бы осуществить самосборку наноструктур в ходе технологических воздействий на сырьевую смесь при производстве материалов и изделий в объеме формирующегося материала (изделия).

Коллоидный раствор олигопептидов (КРОП), применяемый

вкачестве пенообразователя для получения пенобетона, существенно увеличивает агрегативную устойчивость портландцементов различных составов [2].

Также в источнике [3] установлено, что КРОП, введенный

вкерамическую массу, позволяет существенно увеличить формуемость керамических масс, повысить прочность керамического черепка и его морозостойкость при снижении плотности.

Возможность образования наноструктур между органическими и неорганическими соединениями принципиально достаточно хорошо известна [4].

370

elib.pstu.ru