Свыше полувека назад ученые обратили пристальное внимание на полезные свойства микроводорослей, которые, с одной стороны, требуют специфических условий для выращивания, включая воду, свет, питательные вещества, такие как азот, фосфор, с другой — могут фиксировать углекислый газ, преобразовывая его в биомассу с выделением кислорода в атмосферу. То же самое делают и многие другие растения, но микроводоросли растут в пять-десять раз быстрее. Кроме того, они не претендуют на сельскохозяйственные площади, так как для их производства все чаще используют биореакторы, ферментеры, в которых выращиваются некоторые виды микроводорослей в темноте с использованием органического субстрата. Есть и другой вариант — открытые мелководные бассейны.
В последнее время микроводорослями плотно стали заниматься в Европе и в Северной Америке. Несмотря на это, Азия по-прежнему не теряет лидерские позиции, особенно в области производства кормов для животных и аквакультуры. В общей сложности микроводорослями ныне занимаются свыше 60 стран, наиболее преуспели в этом Япония, Китай, Мексика, Таиланд, США. При этом в списке самых известных на мировом рынке производителей преобладают компании Поднебесной, а крупнейший в мире завод по производству биотоплива и пластика из микроводорослей построен в Малайзии, на острове Борнео.
Ученые из Швейцарского исследовательского центра в области сельского хозяйства, питания и окружающей среды, Датского технологического института и Фландрийского научно-исследовательского института сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия составили список из 146 производимых сегодня продуктов на основе микроводорослей от 66 производителей в Европе.
Промышленное производство микроводорослей в Курской области.Топ-3 по популярности среди микроводорослей возглавляет спирулина, употребление в пищу которой улучшает пищеварение, укрепляет иммунную систему человека, помогает в борьбе с инфекциями. В год ее производят свыше 140 тонн, почти вдвое меньше — хлореллы, демонстрирующей идеальный баланс высокопитательных веществ. Богатый белком, питательными веществами нанохлоропсис замыкает тройку лидеров. Около 71 процента получаемого биологического сырья используют в пищевых добавках, косметике, сельском хозяйстве. Для фармацевтической промышленности предъявляются более жесткие требования.
Бизнес, может, и многообещающий, но не все так просто. Себестоимость получаемой биомассы варьируется в зависимости от применяемого оборудования и масштабов производства, большую роль играют высокие расходы на электроэнергию, воду, обслуживание механизмов, решение логистических вопросов. Хранение биомассы также имеет свои сложности. При этом степень экономического риска достаточно высока, так как всецело зависит от потребительского спроса. Сдерживающим фактором европейцы также называют отсутствие государственного финансирования, финансовых стимулов для исследований и разработок, сложности возникают и из-за непроработанности вопроса на законодательном уровне.
Иными словами, плюсов много — минусов не меньше. Но ученые и практики не унимаются, продолжая перечислять преимущества микроводорослей. Лишь один из наиболее ярких примеров: некоторые микроводоросли обладают удивительным заживляющим эффектом и используются как противоожоговые средства. Еще в 80‑е годы прошлого века в Болгарии было создано производство пластырей для лечения ожогов на основе хлореллы.
Сельское хозяйство — отдельная глава в этой истории. Еще в середине прошлого века на хлореллу возлагали огромные надежды: она питательна, при правильном подходе размножается с огромной скоростью, содержит много белка и жира в сухом веществе. Ее главное достоинство — наличие витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ. Поэтому как кормовая добавка для животных она имеет высокую ценность. При этом многочисленные практические опыты показали, что та самая клеточная оболочка, которая защищает хлореллу, может и вредить животным. Это поставило крест на «карьере» хлореллы в качестве основного корма для скота и птицы.
В свою очередь исследования биоудобрений и биостимуляторов на основе микроводорослей показывают, что они могут повысить продуктивность, особенно в условиях поливного земледелия, насытить землю азотом, фосфором, калием, йодом и значительным количеством микроэлементов, усилить устойчивость сельскохозяйственных культур к стрессам, связанным с климатом: засухой, нехваткой воды, засолением почвы.
В последнее время повышенный интерес к микроводорослям во многом неслучаен. Многие страны несут большие потери от изменяющегося климата. Накаляет обстановку и острый вопрос, касающийся нехватки на территории ЕС азотных и минеральных удобрений. Вряд ли биоудобрения из микроводорослей смогут существенно поправить ситуацию, но слегка скрасить обиду от недальновидности своих же политиков — вполне.
О пользе применения микроводорослей белорусские ученые-аграрии знают не понаслышке. Первые отечественные исследования в области альгологии (изучения водорослей) в Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси стартовали в 1960‑х. Проведен цикл фундаментальных исследований, который позволил разработать малозатратную технологию получения суспензии хлореллы, изданы рекомендации по ее использованию в сельскохозяйственном производстве для кормления животных и птицы, разработаны образцы светодиодного осветителя, оптимизированного для выращивания суспензии хлореллы, выявлены микроводоросли — эффективные продуценты молекулярного водорода.
Десять лет назад на базе института был создан Республиканский центр альгологии, в перечень задач которого входит не только развитие новых перспективных направлений, но и организация международного сотрудничества в этой области, сохранение и пополнение ранее созданной биотехнологической коллекции хозяйственно-полезных видов водорослей.
Заведующий отделом кормления сельскохозяйственной птицы РУП «Опытная научная станция по птицеводству» Анатолий Ромашко рассказывает о важном проекте, ранее реализованном совместно с Институтом биофизики и клеточной инженерии:
— На протяжении нескольких лет научные сотрудники нашей станции активно изучали перспективы применения микроводорослей, а именно хлореллы, в качестве кормовой добавки в жидком виде для птицы. Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси предоставлял нам для этого маточную культуру хлореллы, необходимую для ее культивирования питательную среду и рекомендации по выращиванию.
И первое, на что обратили внимание ученые, — необходимость переоборудования используемой системы поения птицы. Второе: микроводоросли добавляются в чистую воду, в таком случае в это время из поения следует исключить иные кормовые добавки и ветеринарные препараты, что на промышленных птицефабриках сделать малореально. Очевидны сложности и при транспортировке. Перевозить в жидком виде очень накладно, а для высушивания, сгущения требуются дополнительные затраты, которые в итоге сказываются на себестоимости.
Другими словами, польза, несмотря на затраты, очевидна, технологические аспекты изучены. Направление остается перспективным для дальнейших исследований, и Беларусь в этом также преуспела.
bernikovich@sb.by
— На протяжении нескольких лет научные сотрудники нашей станции активно изучали перспективы применения микроводорослей, а именно хлореллы, в качестве кормовой добавки в жидком виде для птицы. Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси предоставлял нам для этого маточную культуру хлореллы, необходимую для ее культивирования питательную среду и рекомендации по выращиванию.
Оборудовали десять биореакторов с нужным световым режимом. Для нас было важно на конкретных примерах подтвердить пользу применения данной микроводоросли для здоровья и продуктивности птицы, четко разработать технологию, стараясь учесть все возможные нюансы, в первую очередь оптимальную дозировку.В ходе практического использования стало понятно, что для применения хлореллы в жидком виде (вместе со средой, где она выращивалась, содержащей также биологически активные вещества, образовавшиеся в результате роста и жизнедеятельности клеток хлореллы) необходимо выполнить ряд условий.
И первое, на что обратили внимание ученые, — необходимость переоборудования используемой системы поения птицы. Второе: микроводоросли добавляются в чистую воду, в таком случае в это время из поения следует исключить иные кормовые добавки и ветеринарные препараты, что на промышленных птицефабриках сделать малореально. Очевидны сложности и при транспортировке. Перевозить в жидком виде очень накладно, а для высушивания, сгущения требуются дополнительные затраты, которые в итоге сказываются на себестоимости.
Другими словами, польза, несмотря на затраты, очевидна, технологические аспекты изучены. Направление остается перспективным для дальнейших исследований, и Беларусь в этом также преуспела.
bernikovich@sb.by
