Грантовое
финансирование по научным и (или) научно-техническим проектам на 2021-2023 годы
Тема проекта: РАЗРАБОТКА
ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ
БИОПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ГУМИНОВЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ КИСЛОТ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ УГЛЕЙ КАЗАХСТАНА
ИРН: AP09260096
Руководитель проекта: д.х.н. Ермағамбет Б.Т.
Актуальность:
Современное состояние мировой угольной промышленности и Казахстана показывает о снижении конкурентоспособности угля по сравнению с другими энергоносителями. Как показывает практика, повышение рентабельности угольных предприятий и снижение эколого-экономического ущерба возможно при условии наиболее полного использования потенциала угля, включая надугольные и подугольные составляющие, а также углеотходы при добыче. Особую важность имеют технологии глубокой переработки не только угля, но и вскрышных пород, хвостов обогащения с получением продуктов и полупродуктов с высокой добавленной стоимостью.
Экономическая целесообразность развития углехимии
определяется уровнем цен на сырье и получаемые продукты. Например, 1 т бурого угля Майкубенского месторождения в рыночных условиях стоит 45 — 50 долларов, то стоимость 1 т гуминовых веществ, получаемых из угля в результате механохимического и электрофизического воздействия, может составить на международном рынке от 1500 — 5000 тыс. долларов от чистоты продуктов. Осознавая данные принципы и роль в здоровье населения, органического производства, Европейский Союз недавно обозначил планы до 2030 года сократить использование химических пестицидов на 50%, минеральных удобрений на 25% и увеличить долю органического земледелия в
структуре агропрома Европы до 25%.
В настоящее время органическое производство практикуется в 181 стране на площади 71,5 млн. гектар, а мировой рынок органических продуктов оценивается в 115 млрд. долларов США. В Казахстане в 300 тыс.гектарах земли применяются органическое удобрение, при этом выращенный урожай экспортируется в Германию и России за высокие цены (2 раза больше). Рынок сбыта органических биопрепаратов в Казахстане достаточно огромен.
В последнее время перспективными считают органо-минеральные микроудобрения, содержащие гуматы калия и/или натрия с добавкой Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co и B в хелатной форме. Надо сказать, что обычно для этих же целей применяют микроудобрения на основе синтетических
лигандов (ЭДТА, ДТПА, ЭДДГА). Они эффективны, но в их промышленном производстве используют и монохлоруксусную кислоту, и этилендиамин, получаемые из хлорированных углеводородов. Конечно, такое производство небезопасно для человека и окружающей среды.
Одним из перспективных путей решения этих проблем является использование гуминовых удобрений (гуматов) на основе полиэлектролитных кислот из бурых углей Казахстана.
В полиэлектролитных кислотах имеются как положительно заряженные функциональные группы: пептидные (-CO —N H -), азогруппы (-N=N-), амины (-NH 2, —N H -, >N-), амиды (-CO—NH2), имины (>C=NH), так и отрицательно заряженные: спиртовые, фенольные и гидроксихинонные гидроксилы (-ОН), альдегидные, кетонные и хинонные карбонилы (>С=0), карбоксилы (-СООН),
метоксилы (-О-СН3) и некоторые другие. Иными словами, гумусовые кислоты — полифункциональные полиэлектролиты точнее, полиамфолиты.
В связи выше изложенным предлагаемый проект направлен на разработку высокоэффективной технологии получения многофункциональных новых модифицированных органических биопрепаратов (МОБ) на основе полиэлектролитных гуминовых кислот.
Таким образом, к гуминовым веществам относятся гумусовые кислоты (гуминовые кислоты, включая черные и бурые, фульвокислоты и гиматомелановые кислоты), гумин и меланиновые вещества. В основу классификации ГВ положено их различие, связанное с извлечением этих соединений из природных объектов теми или иными растворителями.
Идея создание новых модифицированных биопрепаратов органического происхождения на основе гуминовых полиэлектролитных кислот, полученных из углей Казахстана являются новым и перспективным направлением в развитии не только в агросекторе, но и в цветной металлургии,
охране окружающей для очистки вод от тяжелых металлов и извлечения металлов из водных растворов. Среди заместителей преобладают карбоксильные, гидроксильные, метоксильные и алкильные группы. Помимо каркасной части, у гуминовых веществ есть и периферическая, обогащенная полисахаридными и полипептидными фрагментами. Нами удастся усиливать действия функциональных групп направленно.
Благодаря наличию донорно – акцепторных групп гуминовые полиэлектролитные кислоты могут иметь широкий спектр применения в разных отраслях. Гуминовые молекулы состоят из двух строительных блоков, различающихся по химической природе: ароматического каркаса и углеводно-пептидной периферии. Модификация полиэлектролитных кислот с наночастицами металлов направленного действия повышает активность и растворимость в воде получаемых продуктов.
Получение модифицированных
биопрепаратов на основе гуминовых полиэлектролитных кислот, не подвергая к разложению гуминового каркаса, и тем самым, усиливая основные положительные свойства.
Цель: разработка технологий и организация
опытного производства модифицированных органических биопрепаратов (МОБ) с различными компонентами на основе хелатных комплексов полученных из угля и применения в растениеводстве для выращивания экологически чистых органических продуктов.
Основная задача проекта – это разработка экологически чистой технологии и организация производства биопрепаратов и проведение испытаний по определению эффективности влияния хелатных комплексных биопрепаратов (NPK, Si, Са, Мn, Co, B, S, Fe). Исследование химического состава, функционального состава полиэлектролитных кислот (гуминовых, фульвовых, гиматомелановых) механизма взаимодействия наночастиц металлов в образований хелатных комплексов, изучение теплофизических, физико-химических, биохимических, биологических
свойств модифицированных биопрепаратов и механизма воздействия на растения. Апробация и проведение полевых испытаний по определению эффективности полученных хелатных комплексных биопрепаратов на зерновые и овощные культуры на различных почвах РК.
Научная новизна данной работы заключается в получении биопрепарата с
микроэлементами в форме хелатного комплекса из полиэлектролитных кислот с применением механоактивации и
ультрадиспергированием из углеотходов.
Область применения удобрения: крестьянские, тепличные хозяйства; организации и компании, занимающиеся выращиванием различных сельскохозяйственной.
Ожидаемые результаты: Реализация проекта будет
способствовать повышению продовольственной безопасности страны, снижению зависимости казахстанских потребителей от импортных биоудобрений. Использование модифицированных органического удобрения позволит эффективно повысить качество и увеличить урожайность сельскохозяйственной продукции, в любых почвенно-климатических зонах, на обедненных и загрязненных почвах, а также будет способствовать сохранению и повышению плодородия почвы.
Достигнутые
результаты: Разработана методика модификации углеводо – пептидной периферинной группы и ароматического каркаса полиэлектролитных гуминовых кислот с наночастицами оксидов металлов и минералами.
Основным результатом данного проекта
является разработка технологического регламента и организация опытно – промышленного завода с полной технологической цепочкой биопрепаратов из полиэлектролитных кислот из угля. Получение сертификата качества и техническое условие на производство опытных партии органических биопрепаратов на базе полиэлектролитных кислот.
Имена и фамилии членов
исследовательской группы с их идентификаторами
|
№ |
ФИО членов исследовательской группы |
Должность |
Идентификаторы (Scopus Author ID, Researcher ID, ORCID) и ссылками на соответствующие профили |
|
1 |
Ермағамбет Б.Т., д.х.н., профессор, академик КазНАЕН |
Руководитель проекта, Гланый научный |
· Author ID в Scopus —55734753900, · https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55734753900 · Researcher ID в Web of Science — ABF-5710-2021 · · ORCID ID:0000-0003-1556-9526 |
|
2 |
Касенова Ж.М., к.т.н. |
Зам.руководителя проекта, Ведущий научный |
· Author ID в Scopus —57193987986, · https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57193987986 · Researcher ID в Web of Science — AAR-7512-2021 · · ORCID ID: 0000-0002-9497-7319 |
|
3 |
Казанкапова М.К., PhD, асс. профессор, член |
Ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией |
Author https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56195582800 Researcher https://publons.com/researcher/3716752/maira-kazankapova/ ORCID https://orcid.org/0000-0001-9016-3062
|
|
4 |
Каленова А.М., магистр |
Младший научный |
ORCID ID: |
|
5 |
Саулебекова М.Е.,
|
Младший научный |
ORCID ID: 0000-0002-7004-242 |
|
6 |
Имбаева Д.С.,
|
Младший научный |
ORCID ID: 0000-0002-9365-7612 https://orcid.org/0000-0002-9365-7612 |
|
7 |
Маслов Н.А., специалист |
Инженер-энергетик |
— |
|
8 |
Сәулегелді И.Т., бакалавр |
Химик-технолог |
— |
Список
публикаций и патентов
По данному
проекту за 2021 год выпущены 13 статей и
тезисов: 2 статьи в зарубежных изданиях,
из них 1 с ненулевым импакт-фактором (Web of
Science), 2 статьи в рецензируемых отечественных научных изданиях
(КОКСОН) с
ненулевым импакт-фактором, 9 тезисов доклада в зарубежной международной конференции, получен 1 патент на
изобретение.
1 статья в
зарубежных издании с ненулевыми импакт-фактором в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index
Expanded базы данных Web of Science:
Yermagambet B.T., Kasenov B.K., Kazankapova M.K.,
Kassenova Zh.M., Kuanyshbekov, E.E., Nauryzbaeva, A.T. Physicochemical and
Electrophysical Properties of Carbon Materials Based on Humic Acids // Solid
Fuel Chemistry, 2021, 55 (1), 41–46. DOI: 10.3103/S036152192101002X (IF-0.937,
Q3).
https://link.springer.com/article/10.3103%2FS036152192101002X
1 статья в зарубежном издании: Kukhar E.V.,Yermagambet B.T., Kassenova Zh.M.,Kazankapova M.K., Baylina G.E. Analysis of
influence of feed additives on humate оf potassium on productivity of agricultural
animals// Journal «Qalam». Academic, Research Journal of Paktia University,
221, № 11, Р. 260-268.
2 статьи в
отечественных или зарубежных научных изданиях, рекомендованных КОКСОН:
1. Yermagambet B.T., Kazankapova
M.K., Nauryzbayeva A.T., Kassenova Zh.M. Synthesis of carbon nanofibers based
on humic acid and polyacryonitrile by electrospinning method // News of the
national academy of sciences of the republic of kazakhstan series chemistry and
technology, №3 (447). 2021. Р. 103 – 110. (КОКСОН, IF-0,053) https://journals.nauka-nanrk.kz/chemistry-technology/article/view/2140
2. Yermagambet B.T., Kazankapova
M.K., Kassenova Zh.M. Preparation of a composite based on humic acid and
silicon oxide // Reports of the national academy of sciences of the republic of
Kazakhstan, №5 (339). 2021. Р. 119 – 125. (КОКСОН, IF-0,087). https://journals.nauka-nanrk.kz/reports-science/article/view/2414
9 тезисов доклада в международных конференциях:
1. Bailina G.E., Kukhar Ye.V.,
Yermagambet B.T, Kassenova J.M. The influence of Kazakhstan potassium humate on
the productivity of beef cattle // Sixth International Conference of the CIS
IHSS on humic innovative technologies «Humic substances and ecoadaptive
technologies» (HIT-2021) September 25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.9.
2. Yermagambet B.T., Kazankapova
M.K., Kassenova Zh.M. Preparation of composite adsorbents based on humic acid
and silicon oxide // Sixth International Conference of the CIS IHSS on humic
innovative technologies «Humic substances and ecoadaptive
technologies» (HIT-2021) September 25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.13-14.
3. Kassenova Zh.M., Yermagambet
B.T., Konysbayeva D.T., Kazankapova M.K., Kuchekbayeva G.B., Imbayeva D.S.,
Saulebekova M.E. Organic fertilizer based on basic potassium humate and their
prospects // Sixth International Conference of the CIS IHSS on humic innovative
technologies «Humic substances and ecoadaptive technologies»
(HIT-2021) September 25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.44-45.
4. Yermagambet B.T., Kasenov B.K.,
Kazankapova M.K., Kasenova Zh.M., Kuanyshbekov E.E. Electrophysical
characteristics of an activated composite based on humic acid and microspheres
// Sixth International Conference of the CIS IHSS on humic innovative
technologies «Humic substances and ecoadaptive technologies»
(HIT-2021) September 25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.76.
5. Yermagambet B.T., Kazankapova
M.K., Kassenova Zh.M., Baylina G. Obtaining fulvic acid from oxidized coal of
Kazakhstan // Sixth International Conference of the CIS IHSS on humic
innovative technologies «Humic substances and ecoadaptive
technologies» (HIT-2021) September 25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.77-78.
6. Yermagambet B.T., Kazankapova
M.K., Kassenova Zh.M., Nauryzbayeva A.T. Synthesis of carbon nanofibers based
on humic acid and polyacrylonitrile by electrospinning method // Sixth
International Conference of the CIS IHSS on humic innovative technologies
«Humic substances and ecoadaptive technologies» (HIT-2021) September
25–29, 2021, Moscow, Russia. – P.78-79.
7.
Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Казанкапова М.К, Саулебекова М.Е , Имбавева
Д.С. Перспектива получения модифицированных биоудобрений на основе гуминовых
полиэлектролитных кислот // Х Международный Российско-Казахстанский Симпозиум
«Углехимия и экология Кузбасса Кемерово. — 12-13 июля. – 2021.- С.28.
8.
Ермагамбет Б.Т., Казанкапова М.К, Касенова Ж.М., Байлина Г. Получение фульвовой
кислоты из окисленного угля Казахстана // Х Международный
Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово. —
12-13 июля. – 2021.- С.30.
9.
Казанкапова М.К, Ермағамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Байлина Г. Получение
композитных адсорбентов на основе гуминовой кислоты и оксида кремния // Х
Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса
Кемерово. — 12-13 июля. – 2021.- С.44.
Патент
Республики Казахстан на изобретение №35020. Зарегистрирован 23.04.2021 г. «Способ получения гуминовых
веществ из окисленных выветрелых и бурых углей». Авторы: Ермағамбет Б.Т., Касенова Ж.М, Нургалиев
Н.У, Казанкапова М.К.
Свежие комментарии