Ученые Томского государственного университета по заказу АО «Рускитинвест» разрабатывают проект рекультивации земельного участка площадью более 200 гектаров в Асиновском районе Томской области. Ранее на этой территории размещались склады древесины, поэтому накопились отходы деревообрабатывающей промышленности, в первую очередь, опилки и щепа. Чтобы вернуть почвы в исходное состояние, планируется реализовать масштабный проект, который включает техническую рекультивацию и активное использование на этапе биологической рекультивации растений, беспозвоночных животных, бактерий и мицелиальных грибов.
– Задача, которую необходимо решить, не такая простая, как может показаться на первый взгляд, – говорит директор Биологического института ТГУДанил Воробьев. – Этот факт и привлекает нас, ученых, для решения таких важных экологических задач, которые ставят перед нами предприятия реального сектора экономики. В Биологическом институте ТГУ сейчас сформировалась команда, у которой нет ограничений в области экотехнологий. По многим направлениям мы являемся мировыми лидерами и постоянно развиваемся, расширяем спектр наших экологических компетенций.
Директор Биологического института ТГУ Данил Воробьев
В малом количестве древесные отходы не представляют вреда, но в виде огромных скоплений они могут наносить серьезный экологический ущерб. В настоящий момент отсутствует широкая практика решения подобных экотехнологических задач. Известно только несколько практик рекультивации таких земельных участков – в основном, включающих захоронение опилок под слоем плодородного грунта и высев трав.
Ученые БИ ТГУ намерены разработать иной проект рекультивации – решающий эту задачу при помощи биоремедиации. Метод предполагает использование микроорганизмов, в том числе грибов, а также растений и беспозвоночных животных. Ключевая задача биологов – предложить экологически безопасный, естественный процесс ремедиации, который не требует перемещения грунта с места складирования.
Для обследования территории и разработки комплексных мер по ее рекультивации сейчас формируется команда: почвоведы, микробиологи, ихтиологи, гидробиологи, зоологи, гидрохимики, картографы, инженеры-экологи.
Как поясняет доцент кафедры экологии, природопользования и экологической инженерии БИ ТГУДенис Ивасенко, в природе за разрушение растительных биополимеров (целлюлоза, лигнин) отвечают представители царства грибов:
– Ранее мы выделили грибы рода Trichoderma, это естественные обитатели почвы и растительного опада. Представители этого рода обладают способностью к продукции сложной комбинации ферментов, состав которых зависит от перерабатываемого сырья. В природе полное разрушение биополимеров до простых сахаров происходит в течение нескольких вегетативных сезонов. А использование интенсивной технологии под контролем специалистов позволяет сократить срок утилизации до одного года.
Заведующая лабораторией промышленной микробиологии ТГУАнна Герасимчукдобавляет, что команда ТГУ имеет многолетний опыт в разработке биологических препаратов для утилизации сложных органических отходов разных типов производств, например, производства пальмового масла, мясоперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности:
– Одним из направлений исследований нашей научной группы является изучение биодеструкции органических отходов. На такие разработки мы уже получили несколько патентов. Эти решения тоже будут включены в комплекс мер, предлагаемых заказчику проекта.
Наряду с этим в решении большой задачи по устранению гор опилок биологи ТГУ планируют использовать беспозвоночных животных – личинок жуков бронзовок.
– В условиях Сибири деревообрабатывающие предприятия производят большие объемы опилок, которые считаются отходами, – уточняет заведующая кафедрой зоологии беспозвоночных БИ ТГУАнастасия Симакова. – Мы же превращаем опилки в высококачественное органическое удобрение – биогумус, или, как его еще называют, инсектокомпост.
Как именно личинка перерабатывает опилки? Механизм здесь уникальный, он отличается от механизма дождевых червей. Сначала личинка физически измельчает опилки в мелкодисперсную массу, затем в ее средней кишке происходит «химическая атака». Там поддерживается сильнощелочная среда, где pH достигает 11–12 единиц. Это способствует растворению сложных органических полимеров.
Дальше вступает в дело микробиом: в кишке личинки живут консорциумы бактерий из групп Firmicutes и Bacteroidetes, они выделяют специализированные ферменты, которые гидролизуют целлюлозу, гемицеллюлозу и даже частично окисляют самый стойкий компонент древесины – лигнин. В результате продукты распада трансформируются в гуминовые и фульвокислоты. В копролитах личинок их концентрация соответствует уровню зрелых вермикомпостов. Таким образом, из отходов можно получать ценный продукт и эффективно решать экологическую задачу.
– Первый этап обследования – это цифровая съемка территории, – рассказываетДанил Воробьев. – Далее будет проводиться бурение по сети станций, отбор проб на количественный химический анализ и биотестирование. На участке есть водные объекты, их состояние будут оценивать экологи, ихтиологи, гидробиологи. Сроки у нас достаточно сжатые. В июле этого года мы должны закончить полевой этап инженерных изысканий – работы, необходимые для разработки проекта, который в обязательном порядке будет проходить государственную экологическую экспертизу. После прохождения всех необходимых этапов, в 2027 году, заказчик сможет приступить к работам по рекультивации земельного участка.
Добавим, что Томский государственный университет является одним из лидеров в области рекультивации земельных участков и водных объектов. Почти сто лет назад, в 1930 году, на базе ТГУ была создана кафедра почвоведения. Среди ее ключевых научных направлений – исследование экологии и палеоэкологии почв, устойчивости к антропогенному воздействию, нормирование нагрузки на почвы и оценка качества земель.
На базе Биологического института ТГУ ведется подготовка специалистов, владеющих технологической базой приемов по рекультивации почв и водных объектов. Сотрудники и студенты создают новые технологии, в рамках образовательного процесса ведется подготовка специалистов для проведения инженерно-экологических изысканий для предприятий реального сектора экономики – почвоведов, экологов, биологов.
Поступить вБИ ТГУ.