Vliv popela z rýžových a pohankových slupek na biologickou rozložitelnost epoxidových materiálů | Gottlieb | Izvestija Vuzov. Aplikovaná chemie a biotechnologie

Vzhledem k mikrobiologické stabilitě epoxidových polymerů je obzvláště relevantní problém jejich likvidace po skončení jejich životnosti. V tomto ohledu jsou deriváty rýžových a pohankových slupek obzvláště zajímavé jako potenciálně biologicky odbouratelné složky, které při použití jako plniva zlepšují výkonnostní vlastnosti epoxidových materiálů. Získané výsledky naznačují využití rýžových a pohankových slupek a jejich popela jako substrátu půdními mikroorganismy. Zároveň rýžové slupky zvyšují biologickou aktivitu půdní mikrobioty v mnohem větší míře než pohankové slupky. Zároveň se zvyšující se teplotou získávání popela z rýžových slupek jeho využití jako substrátu půdními mikroorganismy přirozeně klesá ve srovnání s rýžovými slupkami. To je způsobeno snížením obsahu rentgenově amorfní fáze v jeho složení a zvýšením množství krystalických minerálů. Zároveň popel z pohankových slupek, bez ohledu na teplotu jeho výroby, významně aktivuje procesy dýchání půdy ve srovnání s pohankovými slupkami, což naznačuje možnost mikrobiologického využití vzorků popela z pohankových slupek během inkubace v půdě. Epoxidové materiály, ať už neplněné nebo plněné popelem z rýžových a pohankových slupek, nejsou půdními mikroorganismy využívány jako substrát. Zároveň plnění epoxidových kompozic rýžovými slupkami zlepšuje jejich biologickou rozložitelnost. Stupeň biodegradace rýžových a pohankových slupek a jejich popela určuje vliv těchto plniv na respirační aktivitu půdy v přítomnosti epoxidových materiálů.

Klíčová slova

Podporováno: Práce využila vybavení komplexní laboratoře „Nanoanalytika“ Kazaňské národní výzkumné technologické univerzity (Kazaň).

O autorech

Kazaňská národní výzkumná technologická univerzita
Rusko

Elena Michajlovna Gottlieb, doktor technických věd, profesor

420015, Kazaň, ul. Karla Marxe, 68

Kazaňská národní výzkumná technologická univerzita
Rusko

Elena Vjačeslavovna Peruškina, PhD, docent

420015, Kazaň, ul. Karla Marxe, 68

Kazaňská národní výzkumná technologická univerzita
Rusko

Ruth Shelton Ntsumu, postgraduální student

420015, Kazaň, ul. Karla Marxe, 68

Kazaňská národní výzkumná technologická univerzita
Rusko

Jekatěrina Sergejevna Jamalejevová, PhD, docent

420015, Kazaň, ul. Karla Marxe, 68

Reference

1. Fomin V. A., Guzeev V. V. Biologicky odbouratelné polymery, stav a perspektivy využití // Plastics. 2001. N 2. S. 42-46.

2. Rogovina S. Z. Biologicky odbouratelné polymerní kompozice na bázi syntetických a přírodních polymerů různých tříd // Vysokomolekulární sloučeniny. Řada S. 2016. Sv. 58. Číslo 1. S. 68-80. https://doi.org/10.7868/S2308114716010106.

3. Gotlib E. M., Vdovina T. V., Yamaleeva E. S. Zvýšení biologické rozložitelnosti epoxidových materiálů v důsledku modifikace rostlinnými oleji a jejich deriváty obsahujícími kyslík // Zprávy univerzit. Aplikovaná chemie a biotechnologie. 2020. Sv. 10. Č. 4. S. 700-707. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-4-700-707.

4. Kenechi N.-O., Linus C., Kayode A. Využití rýžových slupek jako výztuže při výrobě plastových kompozitů – přehled // American Journal of Materials Synthesis and Processing. 2016. Sv. 1, č. 3. S. 32-36. https://doi.org/10.11648/j.ajmsp.20160103.12.

5. Andrzejewski J., Barczewski M., Szostak M. Vstřikování vysoce plněných biokompozitů na bázi polypropylenu. Pohankové slupky a plnivo z dřevěné moučky: srovnání využití zemědělského a dřevařského odpadu // Polymers. 2019. Sv. 11, č. 11. S. 1-18. https://doi.org/10.3390/polym11111881.

6. Goodman BA Využití odpadní slámy a slupek z produkce rýže: přehled // Journal of Bioresources and Bioproducts. 2020. Roč. 5, č. 3. S. 145-169. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2020.07.001.

7. Akhter F., Siddique M., Soomro SA, Jamali AR, Chandio ZA, Ahmed M. Rýžové slupky jako zelený a udržitelný biomasový odpad pro stavebnictví a aplikace v oblasti obnovitelné energie: přehled // Biomass Conversion and Biorefinery. 2021. https://doi.org/10.1007/s13399-021-01527-5.

8. Erofeev V. T., Smirnov V. F., Lazarev A. V., Bogatov A. D., Kaznačeev S. V., Rodin A. I. [et al.]. Biologická a klimatická odolnost polymerních kompozitů // Academia. Architektura a stavebnictví. 2017. Č. 1. S. 112-119.

9. Achmetzjanov R. R., Vagizov T. N., Galimov E. R. Vývoj složení a technologie výroby disperzně plněných kompozitních materiálů pro třecí jednotky // Věstník Kazaňské státní technické univerzity pojmenované po A. N. Tupolevovi. 2019. Sv. 75. Č. 2. S. 61-65.

10. Nourbakhsh A., Ashori A., Tabrizi AK Charakterizace a biologická rozložitelnost polypropylenových kompozitů s využitím zemědělských zbytků a rybího odpadu // Kompozity Část B: Inženýrství. 2014. Sv. 56. S. 279-283. https://doi.org/10.1016/J.COMPOSITESB.2013.08.028.

11. Sergienko V. I., Zemnuchova L. A., Egorov A. G., Shkorina E. D., Vasilyuk N. S. Obnovitelné zdroje chemických surovin: komplexní zpracování odpadů z výroby rýže a pohanky // Ruský chemický časopis. 2004. Č. 3. S. 117-124.

12. Gotlib E. M., Yamaleeva E. S., Ntsumu R. Sh., Valeeva A. R. Studie vlivu teploty získávání popela z pohankových slupek na antifrikční vlastnosti a odolnost epoxidových povlaků proti opotřebení // Butlerov communications. 2021. Sv. 68. Č. 12. S. 70-76. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/21-68-12-70.

13. Rohani AB, Rosiyah Y., Seng NG Výroba vysoce čistého amorfního oxidu křemičitého z rýžových slupek // Procedia Chemistry. 2016. Sv. 19. S. 189-195. https://doi.org/10.1016/j.proche.2016.03.092.

14. Vurasko A. V., Driker B. N., Mozyreva E. A., Zemnuchova L. A., Galimova A. R., Gulemina N. N. Energeticky úsporná technologie pro získávání celulózových materiálů při zpracování zemědělského odpadu // Chemie rostlinných surovin. 2006. N 4. S. 5-10.

15. Klintsevich V. N., Flurik E. A. Metody využití pohankových slupek (recenze) // Sborník prací BSTU. Série 2: Chemické technologie, biotechnologie, geoekologie. 2020. Sv. 2. Číslo 1. S. 68-81.

16. Gotlib E. M., Valeeva A. R., Yamaleeva E. S., Tverdov I. D., Dolgova A. V. Srovnání modifikačního účinku popela z rýžových a pohankových slupek v epoxidových antifrikčních povlacích // Bulletin Jugrské státní univerzity. 2021. Sv. 63. Č. 4. S. 9-15. https://doi.org/10.17816/byusu20210409-15.

17. Perez J., Munoz-Dorado J., Rubia T., Martínez J. Biodegradace a biologické zpracování celulózy, hemicelulózy a ligninu: přehled // International Microbiology. 2002. Sv. 5, č. 2. S. 53-63. https://doi.org/10.1007/s10123-002-0062-3.

18. Sanchez C. Lignocelulózové zbytky: biodegradace a biokonverze houbami // Biotechnology Advances. 2009. Sv. 27, č. 2. S. 185-194. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2008.11.001.

19. Rahman WA, Isa NM, Rahmat AR, Adenan N., Ali RR Biokompozit z rýžových slupek a polyethylenu s vysokou hustotou: vliv velikosti a složení plniva z rýžových slupek na zpracovatelnost vstřikováním s ohledem na rázovou pevnost // Advanced Materials Research. 2009. Sv. 83-86. S. 367-374. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.83-86.367.

20. Klebanovich N.V., Kindeev A.L. Geostatistické hodnocení variability půdních vlastností // Bulletin Udmurtské univerzity. Série: Biologie. Geovědy. 2018. T. 28. N 1. s. 91-102.

Pohankové slupky jako zahradní hnojivo se začaly používat v 16. století jako vynikající materiál pro mulčování a hnojení. Podívejme se na prospěšné vlastnosti pohankového koláče a také na různé způsoby jeho využití v zahradě a zeleninové zahradě.

• 1 Užitečné vlastnosti slupky
  • 1.1 Mulčování
  • 2.1 Pohankové slupky jako hnojivo
  • 2.2 Pluska pro sazenice
  • 3.1 Jak vyrobit kompost

  Užitečné vlastnosti slupky

  V domácím zemědělství se používají všechny druhy rostlinných slupek: ze semen, rýže, pohanky a dalších obilovin. Pohankové slupky vznikají po zpracování pohankových zrn v obilných továrnách. Jsou to duté skořápky z tmavě hnědých zrn, které se vyznačují příjemnou svěží vůní.

  • draslík;
  • fosfor;
  • železo;
  • magnesium;
  • zinek.

  Uvedené mikroelementy se v dostatečném množství nacházejí i v pohankových slupkách. Proto je použití slupek odůvodněno jejich cennými vlastnostmi. Další důležitou vlastností pohankových slupek je alkalická reakce – neutralizuje kyselé půdy.

  Chuť a nutriční vlastnosti pohankových slupek přitahují žížaly, které přinášejí velký prospěch úrodné vrstvě půdy: kypřejí ji, obohacují ji svými odpadními produkty a zvyšují obsah humusu v půdě. Množství žížal na stanovišti zvyšuje úrodnost půdy a zlepšuje její agromechanické vlastnosti.

  

  Mulčování

  • udržuje vlhkost v půdě, zabraňuje vysychání;
  • bobule na jahodových keřích zůstávají po jakémkoli dešti suché a čisté;
  • Slimáci nemají rádi mulč a vyhýbají se mu;
  • Mulč izoluje kořenový systém trvalek a chrání ho před mrazem.

  Mulč z pohankových slupek chrání před aktivitou plevele: plevel nemá dostatek prostoru a slunce pro klíčení. Mulč pokrývá půdu hustou vrstvou a nedává plevelu šanci. Zničit nelze pouze pýr travní, který prorůstá vrstvou pohankových slupek. Neměli byste se však bát, že půda pod mulčem nedýchá: pohankové slupky dobře propouštějí vzduch.

  Pohankové slupky jsou tvrdé, takže v zemi dlouho hnijí. Během svého pobytu v půdě působí kypřicím a strukturujícím účinkem. Půda smíchaná s pohankovými slupkami má úhlednější a příjemnější vzhled než bez nich. Proto se pohankové slupky často přidávají do záhonů jako mulč a dekorativní prostředek.

  Mulčování půdy pohankovými slupkami ji chrání před plevelem bez použití herbicidů. Slupky také dezinfikují půdu a zbavují ji hnilobných bakterií a škodlivých mikroorganismů.

  Důležitou vlastností pohankových slupek je, že ohřívají půdu v chladném období a zabraňují jejímu přehřátí v suchém období. Odpařování vlhkosti z povrchu půdy negativně ovlivňuje růst a vývoj sazenic. Díky mulčování pohankovými slupkami je proces odpařování téměř nemožný. To šetří vodu na zavlažování a uvolňuje čas na další důležité záležitosti. Slupky také chrání úrodnou vrstvu před změnami teplot (v noci i ve dne).

  Drenážní vlastnosti pohankové slupky chrání sazenice před nadměrnou vlhkostí. To zabraňuje hnilobě kořenů a zachovává úrodu. Použití pohankové třísky šetří zhutněnou půdu, uvolňuje ji a zajišťuje výměnu vzduchu a vlhkosti.

  

  Aplikace slupek

  • jako drenáž v květináčích nebo pro sazenice;
  • jako mulč v zeleninové zahradě a záhonu;
  • jako složka kompostu;
  • jako krmivo pro hospodářská zvířata a drůbež.

  Pohankové slupky se používají jako výplň do polštářů.

  Pohankové slupky jako hnojivo

  Pohankové slupky se používají jako hnojivo různými způsoby:

  • přidává se do půdy spolu se zeleným hnojením pro zlepšení mechanických vlastností půdy a zvýšení nutriční hodnoty;
  • používá se jako mulč pro zemědělské a okrasné plodiny, bobulové keře;
  • používá se jako podestýlka pro zvířata s následným použitím na zahradě;
  • přidává se do půdy za účelem zlepšení drenážního systému, což zvyšuje propustnost vzduchu a vody v půdě.

  Pohankové slupky jsou v továrně předem tepelně upraveny. Použití vysokých teplot ničí plísňové spory a škodlivé mikroorganismy, takže použití slupek na zahradě je zcela bezpečné.

  Pohankové slupky zabraňují tvorbě husté krusty na povrchu půdy, čímž zabraňují špatné výměně vzduchu.

  Aby pohankový mulč přinesl maximální užitek, je nutné jím pokrýt vlhkou a zkypřenou půdu. Mulč zachovává přesně ty vlastnosti půdy, které v ní byly před zakrytím. Pokud byla půda suchá a tvrdá, zůstane taková i po zamulčování.

  Protože pohankové slupky jsou husté a absorbují vlhkost, je třeba tuto vlastnost při zalévání zohlednit. Nejprve je nutné slupky důkladně namočit a teprve poté vlhkost pronikne do půdy. Po malém dešti zůstává půda pod mulčem suchá, mějte to na paměti.

  Plevy na sazenice

  Použití slupek při výsadbě sazenic:

  • Při sázení sazenic do jámy (papriky, rajčata, brambory, lilky) je třeba na dno nasypat lžíci slupek.
  • Při sázení česneku a cibule je třeba rovnoměrně rozložit hrst slupek na 1 m brázdy.
  • K zasazení jahodového keře je potřeba jedna čajová lžička slupky na jamku.
  • U řepy, mrkve a zelených semen je třeba rovnoměrně rozložit hrst slupek na 1 m brázdy.
  • Při sázení okurek a cuket se používá jedna polévková lžíce slupek na jednu jamku.

  Kořeny sazenic by se však neměly dotýkat koláče, proto by měl být posypán zeminou.

  

  Kompost s plevkami

  Kompost obohacuje půdu, kterou během sezóny vyčerpaly zahradní sazenice, bobulové keře a ovocné stromy. V kompostu se zrodí pravá černozem, která obohatí zahradní pozemek o humus a užitečné látky. Kompost však musí být vyroben správně. K tomu byste se měli řídit doporučeními zkušených zahradníků.

  Kompost se nepoužívá k hnojení rajčat, aby netloustla.

  1. První vrstva by měla obsahovat dusíkaté látky, které pomáhají zahřívat kompost. Jedná se o všechny druhy zvířecího hnoje nebo ptačího trusu.
  2. Druhou vrstvou je uhlíkatý materiál: seno, plevel, sláma, spadané listí, vrcholky rostlin. Tráva by měla být dobře nasekaná, aby bakterie materiál snáze strávily.
  3. Třetí vrstva je zelená tráva s drny. Dodává půdní mikroorganismy. Spolu se zelenou trávou by se do kompostu měly přidávat i pohankové slupky, aby se rychleji rozložil.
  4. Další vrstvou jsou dřevěné piliny, které milují různé houby.
  5. Doprostřed hromady se umístí potravinový odpad a bylinky (kopřiva, kostival). Bez potravinového odpadu bude kompost zrát mnohem pomaleji, takže aktivátory v podobě bioodpadu neuškodí.

  Jak si vyrobit kompost

  Jak správně naskládat kompost, aby rychleji dozrál? Větve a seno by měly být umístěny na dně. To by měla být nejkypřejší vrstva, aby mohl vzduch volně cirkulovat. Vrstvy pak můžete skládat v libovolném pořadí, ale nezapomeňte střídat dusíkaté složky se sacharidy.

  Po vytvoření hromady by měla být důkladně navlhčena hadicí – ale ne naplněna vodou, jen mírně navlhčena. Poté se hromada přikryje fólií, aby se vlhkost neodpařovala, a nechá se 3-4 dny.

  Po čtyřech dnech je třeba vrstvy kompostu přesunout, aby se vyrovnala teplota. Teplota uvnitř hromady je mnohem vyšší než nahoře. Proto je nutné spodní vrstvy vyměnit za horní. Vrstvy hromady je třeba míchat denně nebo obden a kontrolovat teplotu. Jakmile vlhkost vyschne, přidávejte do kompostu vodu. Za tři týdny bude hromada zralá, pokud nebude přesušená nebo přehřátá.

  Abyste na zahradu nepřilákali myši, měl by se potravinový odpad umisťovat do kompostu, nikoli ven. Do kompostu můžete přidat trochu zeminy a vytvořit tak vysoce kvalitní černozem.

  

  Celkový

  Pohankové slupky jsou cenným biologickým materiálem pro zahradu. Obsahují oxid draselný, takže se používají jako draselné hnojivo. Pohankové slupky mají zásadité vlastnosti, proto se používají na kyselých půdách k vyrovnání acidobazické rovnováhy. Slupky se také používají jako mulč, pro odvodnění půdy a jako krmivo pro hospodářská zvířata. Pohankové koláče zvyšují výnos na stanovišti a chrání sazenice před chorobami a hmyzím škůdcem.

  Mulčování půdy pohankovým koláčem přitahuje žížaly, které půdu dobře kypřejí. Jahody zůstanou po dešti čisté, pokud se kolem keřů posype pohankovými slupkami. Pohankový koláč se používá jako dekorativní vrstva pokrývající záhony a kmeny stromů. Pohankový mulč chrání půdu před vysycháním v horkém počasí.

  Pohankové slupky se používají jako podestýlka pro domácí zvířata – králíky, ptáky, kozy. Koluty se nasáknou vlhkostí a zvířecími exkrementy, čímž získají užitečné vlastnosti. Koluty se pak používají jako hnojivo na zahradě. Slupky se také přidávají do kompostu. Kompost se stává drobivým a obohaceným o draslík. Pohankové slupky mohou nahradit rašelinu nebo humus, pokud nejsou k dispozici.