Vis labiau suprantame, kad dirvožemis yra alinamas, tad svarbu juo rūpintis, jį papildyti. Prie to efektyviai gali prisidėti biotrąšos.

Pasaulyje vis daugiau naudojama mineralinių trąšų, kad būtų gautas didesnis derlius. Tai lemia gruntinio vandens taršą, sumažėjusį dirvožemio derlingumą, mažesnį mikroorganizmų kiekį ir kelia sveikatos bei aplinkos problemų. Su mineralinėmis trąšomis nepapildoma organinė dirvožemio dalis, kitaip dar vadinama humusu. Tad svarbu į žemės ūkio technologijas įtraukti biotrąšas.

Jos atlieka daugiafunkcį vaidmenį, nes ne tik daro teigiamą įtaką augalų augimui ir didesniam derliui, bet ir gerina dirvožemio savybes. Kai kuriose biotrąšose yra gyvų mikroorganizmų, kurie, patekę į dirvą, kolonizuoja rizosferą ir padidina augalų maisto medžiagų pasisavinimą.

Kauno technologijos universiteto (KTU) Cheminės technologijos fakulteto Fizikinės ir neorganinės chemijos katedros doc. dr. Rasa Šlinkšienė su įvairiomis mokslinėmis grupėmis dirba biotrąšų gamybos iš atliekų ir tyrimų srityje. Ji teigia, kad biotrąšos turi užimti kuo didesnę rinkos dalį, bet tam reikia valdžios palaikymo, teisinės bazės (įstatymų), kad žmonės, o labiausiai ūkininkai, būtų skatinami jas naudoti. Jei nebus palaikymo, didesnio noro, tai dirvožemis, kurio jau dabar yra iki 75 proc. mažiau ar daugiau degradavusio, toliau degraduos.

Biotrąšos turi ateitį

R. Šlinkšienė atkreipia dėmesį ir į dar vieną problemą – intensyvus tręšimas mineralinėmis trąšomis labai sumažina trąšų naudojimo efektyvumą, atsiranda ekonominių nuostolių dėl tirpių augalų maisto medžiagų išplovimo, ypač kalbant apie koncentruotas ir tirpias azoto trąšas, tokias kaip karbamidas. Nelygu aplinkybės, galima patirti 40–60 proc. azoto nuostolių. O tai labai svarbu šalims, kuriose žemės ūkio sektorius yra ekonomikos pagrindas. Situaciją pakeisti gali biotrąšos.

„Biotrąšų gamyba įgauna spartų pagreitį. Remiantis statistika, pasaulinė biotrąšų rinka 2022 m. siekė 2,15 mlrd. JAV dolerių, o iki 2032 m. prognozuojama, kad ji sieks apie 6,83 mlrd. JAV dolerių. Pagal prognozes metinio augimo koeficientas (CAGR), kuris parodo realų vidutinį metinį investicijos vertės prieaugį, 2023–2032 m. augs 12,3 proc.“, – biotrąšų situaciją apibūdina mokslininkė.

Jos manymu, visiškai atsisakyti mineralinių trąšų nebus įmanoma, nes biotrąšos ar organinės kilmės trąšos dažniausiai neturi tiek maisto medžiagų, kiek reikia augalams ir jų, ypač organinių trąšų, poveikis daug lėtesnis.

„Labiausiai biotrąšos veikia dirvožemį, augalų rizosferą, maisto medžiagų pasisavinimo intensyvumą ir jos yra pagalbinė priemonė, lyg žmogui būtų vitaminai. Ne pagrindinis maistas, ne maisto medžiaga – o papildas“, – tikslina R. Šlinkšienė.

Mokslininkė išskiria kietąsias (biriąsias) ir skystąsias biotrąšas. Pavyzdžiui, fermentuotų augalų ekstraktai dažnai būna ne sausos, o skystos medžiagos. Skysti ekstraktai gali būti gaminami skirtingoje terpėje: ekstrahuojama vandeniu arba kalio šarmu. Daugiausia šie ekstraktai daromi siekiant išgauti humines ir fulvines rūgštis, kurios nėra trąšos, o labiau augalų biostimuliatoriai.

Pagrindinės biotrąšų rūšys yra: mikroorganizmų pagrindu (rizobakterijos, simbiotiniai grybai ir kt.); organinės medžiagos (mėšlas, kompostas, vermikompostas, durpės); gyvūninės kilmės (žuvų miltai, pagamintos iš gyvūnų kaulų ir kraujo ir kt.); fermentuoti augalų ekstraktai; fulvinių ir huminių rūgščių turinčios biotrąšos.

„Huminės ir fulvinės rūgštys yra pagalbinės medžiagos, iš kurių vienos veikia dirvožemio savybes (didesnės molekulinės masės huminės rūgštys), o kitos veikia augalų biochemines reakcijas (mažesnės molekulinės masės fulvinės rūgštys). Jos padeda pasisavinti maisto medžiagas, kurių atsiranda dirvožemyje įdėjus mineralinių trąšų.

Tokie biologinių medžiagų koncentratai (jeigu jie vieni) niekada nepakeis trąšų, nors jie padeda pasisavinti trąšose esančias maisto medžiagas, todėl skatina šaknų vystymąsi, augalų augimą, sumažina augalų maisto medžiagų (ypač mikroelementų) nuostolius, chelatuoja juos, todėl vienodai paskirsto po visą augalą. Fulvinės rūgštys pereina augalų ląstelių membranas ir išnešioja reikalingas maisto medžiagas iki augalų „galiukų“, – aiškina mokslininkė.

Gamybininkų (technologų) ir mokslininkų tikslas sukurti kuo didesnės koncentracijos huminių medžiagų turinčias trąšas arba skystus huminių medžiagų ekstraktus ir juos toliau naudoti kartu su mineralinėmis trąšomis. Skysti bioaktyviųjų medžiagų ekstraktai kartais naudojami su irigaciniu vandeniu kaip gydomieji tirpalai, kai reikia labai greito poveikio. Kietosios (biriosios) biotrąšos su kokia nors bioaktyvia medžiaga (mikrodumbliais arba bioanglimi) veikia ilgai.

Biotrąšos – tai natūralios arba biologinės (organinės) kilmės trąšos, kurios padeda gerinti dirvožemio derlingumą ir augalų augimą. Jos dažniausiai gaminamos naudojant mikroorganizmus, organines atliekas arba natūralius atsinaujinančius išteklius (pvz., durpes).

Atliekami darbai

„Tikiu biotrąšų perspektyva ir galvoju, kad be jų ateityje turėtume daug dirvožemio ir produkcijos kokybės problemų. Tad reikia dirbti šioje srityje“, – savo darbu tiki KTU mokslininkė.

Tiesa, kaip pati teigia, šiek tiek skeptiškai žiūri į dirbtinėse sąlygose užaugintus (kultivuotus) mikroorganizmus, nes jeigu jie sukurti tik laboratorijoje ir neišbandyti lauko sąlygomis, tai turi ribotą arealą, tad nebūtinai gyvens dirvožemyje.

„Jeigu mikroorganizmus išveda, užaugina, tarkime, Lietuvoje, tai nebūtinai jie taip pat sėkmingai „gyvens“ kitur, pavyzdžiui, Ispanijoje, kadangi jiems gali būti sunku prisitaikyti prie visiškai kitų aplinkos sąlygų (vietinio klimato, dirvožemio pH, drėgmės, temperatūros, vietinės mikrobiotos ir panašiai). Pasisakau už atliekų perdirbimo technologijas. Kalbu apie tokias atliekas, kurios turi agrocheminę vertę, yra organinės prigimties, visiškai natūralios ir gali būti grąžinamos į žemę.

Kalbant apie organines trąšas, mokslininkai rekomenduoja naudoti toje šalyje susidarančias, o ne atvežtines atliekas, tarkime, Lietuvoje nerekomenduojamos alyvuogių išspaudų, kokosų ar panašios atliekos. Dažniausiai rekomendacijos susijusios ir su aplinka – ne tas dirvožemis, ne ta klimato zona, ne tas mikroorganizmų pasaulis ir pan.“ – atvira R. Šlinkšienė, kurios mokslinių darbų kraitis labai įvairiapusis.

Jos vadovaujamos doktorantės daro ir tyrinėja ekstraktus iš grikių lukštų. Jau apginta disertacija, susijusi su visus mokslo metus vykdytu projektu „Intensyvios ūkinės veiklos neigiamų padarinių klimato kaitai mažinimas kuriant ir naudojant aplinkai draugiškas bioaktyvias trąšas su mikrodumbliais“. Dar viena ką tik sėkmingai pabaigta ir katedroje pristatyta disertacija, kuriai vadovavo doc. R. Šlinkšienė, – apie iš maisto pramonės atliekų gautas kietąsias sudėtines NPK biotrąšas.

Jas pristatydama mokslininkė populiariai aiškina, kad mėšle, pavyzdžiui, be azoto beveik nieko daugiau ir nėra, pelenuose – daug kalio, žuvų atliekose – fosforo. Tad šiuo atveju parinktos tokios žaliavos, kompozicijos, organinės medžiagos ir rišikliai, kad būtų NPK formulė bent kiek panaši į mineralinių trąšų.

„Baigtas eksperimentas, kuriame naudotos maisto pramonės gamybos atliekos, jos nėra iš virtuvės, nes reikia pakankamo našumo, turi susidaryti tūkstančiai tonų tinkamos cheminės sudėties atliekų. Kuriant receptūrą, sudėtis turi būti daugmaž panaši, o virtuvėje vyrauja įvairovė. Pasirinkome Lietuvos įmonių maisto atliekas, kurios kaupiasi, sukūrėme kelias receptūras su įvairiais rišikliais ir pateikėme patentinę paraišką. Tad jeigu tokios trąšos įgaus fizinę būseną ir jeigu gamintojai bus suinteresuoti jas gaminti, tai biotrąšų ateitis bus geresnė“, – apibendrina R. Šlinkšienė.

Mokslinė grupė, kurioje ji dalyvauja, dirba taip pat ir su digestatu. Dar viena mokslinių interesų sritis – bioanglis. Pateiktas bendras projektas su lenkais, čekais, graikais ir slovakais. Tų šalių mokslininkai laboratoriniu būdu taip pat domisi bioanglies naudojimu ir tvaria žemdirbyste. Nors kol kas gaminti pramoniniu būdu jos neplanuojama, vyksta laboratoriniai bandymai ir tyrimai bandomuosiuose laukeliuose.

„Viską išbandom, ką galima išbandyti, kad nebūtų vežama į sąvartynus ir nesikauptų juose, o būtų maksimaliai grąžinama į dirvožemį kaip organinės trąšos“, – tvarumo idėjoms neabejinga mokslininkė.

Mikrodumbliais papildytos azoto trąšos

Dėl sudėtyje esančių įvairių augalams naudingų cheminių elementų ir veikliųjų medžiagų dumbliai, kaip bioaktyvus komponentas, pasaulyje sulaukia didelio tyrinėtojų susidomėjimo. Labai svarbus aspektas, kad biomasės gamybai mikrodumbliai auginami atviruose tvenkiniuose, uždaruose fotobioreaktoriuose arba hibridinėse sistemose. Juose gausu naudingų medžiagų ir mikroorganizmų, biomasei kaupti jie naudoja CO₂, anglis sudaro didžiausią mikrodumblių ląstelių dalį (45–50 proc. sausos masės), yra draugiški aplinkai, o jų naudojimas leidžia sukurti uždarą ciklą.

„Kadangi moksliniai tyrimai rodo, kad grynai mikrodumblių biomasei būdingas lėtas azoto, fosforo ir kalio išsiskyrimas, tai iškelta hipotezė, kad jų pridėjimas į karbamidą gali sumažinti jo tirpumą, o kartu ir dėl išgaravimo bei išsiplovimo patiriamus nuostolius, – projekto atsiradimo niuansus detalizuoja R. Šlinkšienė. – Pradinius tyrimus atlikome su sausais komerciniais mikrodumbliais, o gavę teigiamus rezultatus, atsižvelgiant į tokių trąšų gamybos technologinius faktorius, mikrodumblių praturtintų azoto trąšų kūrimui nutarėme naudoti mikrodumblių biomasės suspensiją. Šiam tikslui pasiekti buvo vykdomas bendras KTU ir VDU projektas, kurio metu buvo auginama mikrodumblių biomasė ir tam maistinėje auginimo terpėje naudotas sąvartynų filtratas, techninis glicerolis ir kitos medžiagos. Biomasės suspensijos naudojimas palengvino trąšų gamybos procesą ir sumažino energijos sąnaudas, nes užaugintos biomasės po centrifugavimo nereikėjo džiovinti.“

Sąvartynų filtratas buvo dedamas vietoje mineralinio (sintetinio) azoto. Didžiausia koncentracija arba įdėjimo kiekis priklausė, kiek jame yra azoto. Visa kita, pvz., fosforas, mikroelementai nebuvo pagrindiniai, bet jų tame filtrate taip pat buvo. Nebuvo sunkiųjų metalų, jie buvo atskirti arba jų koncentracija buvo gerokai mažesnė nei leistinos normos.

„Visiškai išvengti kenksmingumo faktoriaus perdirbant atliekas turbūt neįmanoma. Maksimaliai galima eliminuoti tada, kai atliekos yra ištiriamos, sužinoma jų cheminė sudėtis ir tai, kas kenksminga, atskiriama. Atskyrus kenksmingas medžiagas, pvz., sunkiuosius metalus, toliau galima ieškoti kitų jų utilizavimo būdų, bet neperdirbama į kitus produktus“, – darbo su atliekomis etapus nusako mokslininkė.

Paprastai tirpių azoto trąšų, t. y. karbamido, tirpumui lėtinti naudojamos padengimo įvairiomis polimerinėmis, sieros ar bioaktyvių medžiagų dangomis technologijos, tačiau šis procesas gana sudėtingas. Todėl projekte buvo bandoma kristalinį karbamidą papildyti mikrodumbliais naudojant šlapio granuliavimo metodiką, kai rišikliu naudojama ta pati mikrodumblių suspensija ir nededama papildomai jokių kitų rišiklių. Tai gana paprasta technologija ir atsižvelgiant į laboratorinius mokslinių tyrimų rezultatus gali būti naudojama tokioms nišinėms mikrodumbliais papildytoms azoto trąšoms gaminti.

Pasitelkus LAMMC Žemdirbystės instituto atviros prieigos Žemės ir miškų jungtinio tyrimų centro Mikrobiologijos laboratorijos tyrėjus atlikti tyrimai, kaip tokios mikrodumbliais papildytos azoto trąšos veikia dirvožemį, ir buvo nustatytas teigiamas poveikis amonifikuojančių ir azotą asimiliuojančių bakterijų kolonijų vienetų skaičiui (KSV/g). Tyrimai dėl trąšų poveikio augalams dar nebuvo atlikti.

Tikimasi, kad pavyks šį projektą išplėsti ir trąšų efektyvumą išbandyti ir augalų atžvilgiu.

„Kuriant šias trąšas pagrindinis iššūkis buvo parinkti mikrodumbliais papildytų azoto trąšų gamybos sąlygas taip, kad granuliuotas produktas ne tik būtų kokybiškas pagal trąšų kokybės kriterijus (t. y. trąšos būtų sferinės formos, pakankamai tvirtos, minimaliai higroskopiškos ir, žinoma, tinkamo dydžio), bet ir mikrodumblių suspensijoje esantys mikroorganizmai išliktų gyvybingi ir patekę į dirvožemį tinkamai atliktų savo darbą bei sulėtintų karbamido tirpimą“, – tvirtina R. Šlinkšienė.

Susidomėjimas bioanglimi

Bioanglis traukia mokslininkų dėmesį dėl daugybės teigiamų savybių, kurios turi potencialą spręsti pasaulinius aplinkosaugos ir žemės ūkio iššūkius. Bioanglis gerina dirvožemio struktūrą, didina vandens sulaikymą ir poringumą, taip pat skatina mikroorganizmų veiklą. Tai ypač svarbu sausoms ar smėlingoms dirvoms. Bioanglis padeda išlaikyti maisto medžiagas dirvožemyje, mažina jų išplovimą. Ši medžiaga geba adsorbuoti įvairius teršalus, įskaitant sunkuosius metalus ir pesticidus. Tai gali būti naudinga užterštoms teritorijoms valyti ir kt.

Tyrimai su bioanglimi, anot R. Šlinkšienės, šiuo metu yra ant bangos. „Bioanglis yra pirolizės metu sudeginamos įvairių augalų atliekos. Jos deginamos ilgą laiką ir žemoje temperatūroje. Susidaro anglis, kuri dedama kaip dirvos sudėtį gerinanti medžiaga arba kaip trąšų priedas, bet tai nėra tikrosios trąšos. Toje bioanglyje be anglies nelabai ko ir yra. Ją būtų galima impregnuoti, papildomai įdėti, naudoti kaip kietąją matricą ir į ją įdėti kitas trąšas, kad ji jas absorbuotų ir po to lėtai atpalaiduotų“, – dalijasi mokslininkė.

Pati bioanglis skyla dešimtmečiais ir ilgiau. Ji labai stabili iš dirvos greitai nepasišalina (nei ištirpsta, nei lengvai suskyla), gerina dirvos struktūrą, sulaiko drėgmę. Ji gali būti maišoma ir kartu su kompostu, ir kartais sluoksniuojama su kitomis medžiagomis, kad pagerintų dirvos fizikines savybes.

Nepaisant privalumų, bioanglies pritaikymas dar susiduria su iššūkiais: aukšti gamybos kaštai, reikia išsamesnių tyrimų apie ilgalaikį poveikį skirtingiems dirvožemiams ir aplinkai, ne visos žaliavos yra vienodai tinkamos bioanglies gamybai.

Biotrąšų gamybos kaštai

Mokslininkės teigimu, gamybos sąnaudos priklauso nuo to, ar gaminamos kietosios ar skystosios biotrąšos.

„Jei gaminsime kietąsias, ir patys pirmiausia užauginsime, po to išgausime ir pagaminsime sausas biomedžiagas, kurias dėsime į trąšas, tuomet drėkinsime, vėl džiovinsime, tai gali būti imlu energijos, darbo, technologinių sąnaudų atžvilgiu ir pabranginti trąšas. Bet jei pirktume, pavyzdžiui, sausus mikrodumblius, kokius mes tyrinėjome moksliniais tikslais, gali būti pigiau, atsižvelgiant į gamintojų, kurie šioje srityje specializuojasi, patirtus kaštus. Naudojant mikrodumblių suspensiją nereikia džiovinti: užauginai, „nukošei“ ir tinkamai sudėjai, tokiu atveju viskas supaprastėja.

Gaminti skystosioms bioaktyviosioms medžiagoms galimas naudoti ne vienas ekstrahavimo metodas. Žinoma, yra labai brangių, pvz., superkrizinės ekstrakcijos metodas, kai anglies dioksidas, esantis virš kritinio slėgio ir temperatūros ribos, veikia kaip tirpiklis ir leidžia išgauti biologiškai aktyvias medžiagas iš augalų ar kitų žaliavų“, – aiškina biotrąšų kūrėja.

Trąšų kiekiai paprastai gaminami pakankamai dideli. Tai ne vaistai, ne maisto aromatizatoriai ar pan., kurių reikia kelių lašelių, tad naudoti aukštesnes technologijas ar sudėtingus metodus trąšų pramonėje būtų brangu.

„Tokiu atveju naudojami paprasti metodai, kurie nėra nei brangūs, nei sudėtingi, tik tiek, kad ilgiau užtrunka. Tad kartais pakanka ultragarso vonios, kaitinimo ir maišymo įrenginio. Bioaktyvių medžiagų ekstrahavimas supaprastinamas kiek įmanoma, kad būtų didelis našumas ir didelė koncentracija. Yra sudėtingos įrangos, naudojant kurią išgaunama didelė ekstrakto koncentracija, bet gali būti taip, kad 50 ml gaminama visą parą. Tad tai galima naudoti vaistų ar kosmetikos pramonėje, bet ne trąšoms gaminti“, – atvira R. Šlinkšienė.

Nepaisant tam tikrų iššūkių, tyrimų sudėtingumo, biotrąšos yra svarbi tvarios žemdirbystės dalis ir turi didžiulį potencialą siekiant sumažinti mineralinių trąšų poreikį, kartu tausoti mus supančią aplinką.

2025 08 01