У Києві створено новий науково-дослідний інститут АН УРСР

Що під силу Аеросилу

Нещодавно в Академії наук УРСР створено новий науковий заклад – Інститут хімії поверхні. Його очолив доктор хімічних наук, професор, член-кореспондент АН УРСР Олексій Олексійович Чуйко. Наш кореспондент зустрівся з керівником новоствореного інституту і попросили його розповісти про спрямування наукових пошуків колективу, про розробки, які на сьогоднішній день є в активі вчених, зокрема ті, що стосуються сільськогосподарського виробництва.

Кореспондент. Чим викликано створення в Києві Інституту хімії поверхні?

Учений. Об'єктивні знання в галузі хімії поверхні твердого тіла на атомарному рівні сьогодні вкрай потрібні для фундаментальної науки. Життя вимагає з нових наукових позицій вирішувати багато хімічних проблем, враховуючи можливості саме хімії у створенні нових матеріалів. Загальновідомо, що головним рушієм науки є практика. Наш заклав не виняток із цього правила. Навряд чи варто перераховувати всіх конкретних замовників наших лабораторій у короткому інтерв’ю, та навіть побіжний огляд основних аспектів наукових пошуків наших хіміків дасть уявлення про важливість цієї діяльності. А з точки зору сьогоднішнього бачення фундаментальних розробок зможемо оцінити й певний економічний ефект від впровадження.

Кореспондент. Над чим трудиться сьогодні колектив науковців, що лежить в основі фундаментальних пошуків учених? У

Учений. Одним із цікавих об'єктів наших нинішніх досліджень є пірогенний кремнезем SiO₂ – іншими словами це – високодисперсний синтетичний двоокис кремнію.

За хімічним складом він не дуже відрізняється від піску, але тільки за хімічним складом. Це білий легковий порошок, що складається із сферичних непористих частинок. Завдяки високій дисперсності, чистоті, однорідності, а також високим сорбційними  поглинаючими властивостями і низькій теплопровідності, аеросили широко застосовуються як адсорбенти (поглинаючі поверхнею), наповнювачі полімерних матеріалів, загущувачі дисперсних речовин, носії біоактивних сполук тощо.

Разом з тим галузі практичного застосування аеросилів у ряді випадків обмежуються через те, що вони мають гідрофільний (здатність змочуватися водою) характер поверхні — утримують на собі воду. Хімічне модифікування поверхні аеросилів, тобто надання їм гідрофобності (здатності не змочуватися водою) шляхом заміни гідроксилів на органічні, елементорганічні, неорганічні та інші групи відкриває великі перспективи для спрямованих змін властивостей дисперсних кремнеземів і широкого застосування їх. Саме в цьому напрямку в нашому закладі ведеться значна дослідницька робота.

Кореспондент. Як видно вже з Ваших загальних зауважень, мабуть, марними були б намагання у короткому інтерв’ю охопити всі аспекти практичного застосування кремнеземів з хімічно модифікованою поверхнею. Тож прохання: навести кілька конкретних прикладів таких наукових розробок, зокрема для практики сільськогосподарського виробництва.

Учений. Загальновідомий факт, що при проведенні бурових робіт обов'язкове застосування так званих стабілізуючих і піногасних розчинів. Це здебільшого рідкі хімічно активні речовини, і транспортувати їх у віддалені зони, де ведуться розвідки, не завжди зручно, та й недешево. Наші вчені запропонували новий надійний і зручний стабілізатор піногасник — порошок метилаеросил (МАС-200). Він нешкідливий для здоров'я, екологічно безпечний, легкий і зручний у транспортуванні, отже економічно вигідний

Треба сказати, що згаданим конкретним прикладом сфера застосування препарату далеко не вичерпується. Скажімо досить цінна і ефективна «робота» цьогс аеросилу в рекультивації земельних угідь, забружнених нафтопродуктами. Завдяки адсорбційним, (поглинаючим) властивостям МАС-200 на сьогодні чи не найперспективніший препарат у випадках подібного очищенні забрудненого навколишнього середовища.

Кореспондент. А тепер, шановний Олексію Олексійовичу, розкажіть будь ласка, про «роботу» аеросилів у суто сільськогосподарській галузі.

Учений. Почнемо з того, що сьогоднішнє сільське господарство немислиме без застосування складних мінеральних добрив, пестициди та інших хімічних препаратів.

Перед хліборобами постала проблема правильного дозування хімікатів. Як зробити так. щоб давати в ґрунт тільки необхідне для росту і розвитку рослин, не бгати зайвини, не забруднювати землю та й уникати зайвих витрат. Тут одне із завдань — наблизити складні мінеральні добрива до насінини, рослини, рівномірно розподілити в ґрунті, зафіксувати їх, щоб забезпечити оптимальні умови для розвитку посівів. Це надійно забезпечує мікрокапсула. Вона може вмістити в собі поживні речовини для насінини, активатори росту, протравники — захисники від шкідників і хвороб. Крім того, капсула може регулювати ще й вологообмін. Здійснивши таке капсулювання, матимемо можливість сіяти ту чи іншу культуру у більш ранні строки з усіма позитивними наслідками від цього, а також подовжити та регулювати дію гербіцидів на бур’яни, вдосконалити захист рослин від шкідників і хвороб, особливо у ранній період розвитку.

Як це зробити? З допомогою аеросилу. Саме він, маючи специфічні властивості, дає змогу рівномірно розподілити і закріпити — іммобілізувати потрібні нам речовини.

Скажімо, іммобілізація пестицидів на поверхні кремнезему зменшує їх виграти і сприяє захисту навколишнього середовища, бо, будучи іммобілізованими, ці хімікати не вимиваються з ґрунту.

Забігаючи дещо наперед, зазначу, що нові форми захисностимулюючих препаратів, створені шляхом мікрокапсулювання насіння, добрив та іммобілізації пестицидів із застосуванням високодисперсних кремнеземів, уже захищені авторськими свідоцтвами СРСР, пройшли лабораторні, польові і виробничі випробування.

Так, розчинний у воді хлорацетат натрію, що легко вимивається з ґрунту, іммобілізований на поверхні кремнезему, зберігається в ґрунті вдвічі-втричі триваліший час (30 днів), а іммобілізований атразин поволі виділяється в ґрунт з поверхні кремнезему, виявляючи максимальну активність аж на тридцятий день після внесення.

Іммобілізовані інгібітори (сповільнювачі) нітрифікації (окислення аміаку) можуть бути введені до складу мікрокапсул для сечовини. Внесення у ґрунт таких мікрокапсул забезпечило збільшення урожайності і вмісту білка озимої пшениці сорту Киянка відповідно на 10 і 5 процентів. Це переконливо довели дослідження препарату в лабораторних і польових умовах, виконані спільно з Українською сільськогосподарською академією і Держагропромом СРСР.

Високу ефективність дає також мікро-капсулювання насіння цукрових буряків. Такі дослідження наші вчені проводили спільно з науковцями НВО «Цукорбурякоагропрома Держагропрому СРСР. При зменшенні витрат мінеральних добрив і пестицидів (протруювача ТМТД) на 30 процентів досягається збільшення схожості насіння  на 11 процентів, зменшення їх ураження хворобами і шкідниками на 40, збільшення маси ростків і врожайності на 10 процентів. У перерахунку на цукор — це 5 центнерів прибавки на кожному гектарі.

Виробнича перевірка у колгоспі «Перемога» Кагарлицького району на Київщині підтвердила лабораторні результати.

Додавання тільки 0,2 процента кремнезему (від загальної ваги) до сипучих матеріалів, зокрема мінеральних добрив. Створює антизлежувальний ефект, що дуже важливо для їх зберігання. Це ще один з багатьох важливих аспектів застосування аеросилів. Перераховувати високоефективну «роботу» препаратів можна ще і ще.

Щороку, скажімо. Значну частину великої рогатої худоби вирощують методом штучного осіменіния спермою, попередньо замороженою до мінус 196 градусів. Однак існуючі способи і режими її обробки призводять до значних (50 і більше процентів) втрат живих клітин.

Згадані втрати пов'язані, в першу чергу, з порушенням клітинних мембран. Тому поліпшення технології кріокоисереації пов'язано, насамперед, з підбором і застосуванням різноманітних захисних засобів — кріофілактиків, або кріопротекторів. Введенні у середовище заморожування, вони стабілізують мембрани клітини і знижують їх втрати у процесі кріоконсервації.

Учені Інституту хімії поверхні спільно з науковцями Українського науково-дослідного інституту розмноження і штучного запліднення великої рогатої худоби запропонували метод стабілізації мембран статевих клітин, заснований на використанні інкапсулювання гамет аеросилами. Створення міцних мікрокапсул на поверхні репродуктивних клітин дає можливість підвищити їх схоронність і рухливість відповідно на 38.2 та 24 проценти.

Переваги цього методу порівняно з тими, що застосовувалися досі, полягають у підвищенні ступеня життєздатності статевих клітин після кріокоисереації. Випробування сперми, замороженої в присутності аеросилу, показали перспективність методу. Запліднення тварин при застосуванні інкапсульованих гамет на 8 процентів вище, ніж у контрольної групи. Впровадження наукової розробки в масштабах тваринницьких комплексів республіки забезпечить економічний ефект понад 25 мільйонів карбованців.

На закінчення скажемо, що хімічно модифіковані кремнеземи дали можливість створити цілий ряд нових композиційних матеріалів. Плідні пошуки науки в цьому напрямку тривають. Та вже те. що впроваджується у практику сьогодні, забезпечить народному господарству понад 35 мільйонів карбованці« економічної віддачі.

Інтерв'ю взяв І. Шаповалов

«Хлібороб України», 1987, №6-7