СПОСОБ ИММОБИЛИЗАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ НА БИОЧАРЕ Российский патент 2024 года по МПК C12N11/02 C05F11/08 B09C1/10 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в сельском хозяйстве для повышения плодородия обедненных почв, улучшения их экологического состояния с помощью микробных препаратов, полученных в результате переработки органических отходов АПК.

Использование химических пестицидов, удобрений, регуляторов роста и средств защиты растений в производстве сельхозпродукции наносит непоправимый экологический ущерб целому ряду экосистем планеты, снижает плодородие почв. Разработка альтернативных способов улучшения качества урожая - востребованная задача многих исследований. Одним из таких способов стало применение микробных препаратов, которые, в отличие от химических, безвредны для окружающей среды и живых организмов.

Помимо жидких и сухих микробных препаратов, на современном рынке также есть иммобилизованные, представленные гранулами с заключенными внутри микроорганизмами. Клетки, иммобилизованные на носителе или в его массе, менее подвержены отрицательному действию окружающей среды по сравнению со свободными клетками.

Известны различные твердые носители для микроорганизмов, отличающиеся по своей структуре и свойствам: наличию реакционноспособных функциональных групп, легкости вступления в различные химические реакции, гидрофильности и т.д.

Для иммобилизации клеток широко используются синтетические полимеры на основе стирола, акриловой кислоты, поливинилового спирта, полиамидные и полиуретановые полимеры. Синтетические полимеры разнообразны по форме (трубы, волокна, гранулы и т.д.), величине пор и вводимым различным функциональным группам, имеют механическую прочность.

В качестве носителей неорганической природы наиболее часто применяют материалы из стекла, глины, керамики, графитовой сажи, силикагеля, а также силохромы, оксиды металлов. Их можно подвергать химической модификации, для этого носители покрывают пленкой оксидов алюминия, титана, гафния, циркония или обрабатывают органическими полимерами. Основное преимущество неорганических носителей - легкость регенерации. Подобно синтетическим полимерам, неорганическим носителям можно придать любую форму и получать их с любой степенью пористости.

Из полисахаридов, для иммобилизации наиболее часто используют целлюлозу, декстран, агарозу, каррагинан, губчатый крахмал, альгиновые кислоты и их соли, аминополисахариды - хитин и хитозан.

Среди белков, практическое применение в качестве носителей, нашли структурные протеины такие, как коллаген и продукты его переработки - желатин, кератин, фиброин. Однако, природные полимерные носители неустойчивы к воздействию микроорганизмов и имеют относительно высокую стоимость.

В настоящее время имеется тенденция использования в качестве твердого носителя - биочар: менее дорогостоящий, отличающийся более простой технологией получения, на котором можно иммобилизовать клетки. Биосорбент (биочар, биоуголь) преимущественно получают путём пиролиза таких материалов, как древесные остатки, сельскохозяйственные и пищевые отходы. Биочар представляет собой высокопористый материал с большой площадью поверхности и высоким содержанием углерода, что определяется исходными характеристиками используемого сырья, температурой пиролиза, временем выдержки образца при конечной температуре, скоростью нагрева и позволяет задавать баланс пористости изготавливаемого материала, определяющей параметры сорбционной емкости биосорбента.

Для иммобилизации используют промышленные штаммы микроорганизмов - физиологически активные экстремофильные, т.е. растущие при повышенных температурах, высоких концентрациях солей, кислых или щелочных значениях рН. Сыпучая форма препаратов, на основе иммобилизованных микроорганизмов, удобна для механизированного внесения в почву, а сухая способствует увеличению сроков хранения микроорганизмов и их жизнеспособности. Сухие формы препаратов не требовательны к кратковременным изменениям температурных условий хранения.

Известны различные способы иммобилизации микробных клеток, например, на основе использования лиофильно высушенной монтмориллонитовой глины с биологическим материалом в виде биомассы микроорганизмов Lysobactersp, предназначенной для нанесения на раневую поверхность (патент RU 2754927).

Известен способ иммобилизации отселектированного микробного сообщества на различных неорганических и органических, преимущественно пористых объектах, например таких, как природные пористые цеолиты, перлит, торф, опилки, почва и др., с концентрацией иммобилизованных клеток не менее 10⁵KOE (колониеобразующие единицы) на грамм твердого носителя (патент RU 2412913). Иммобилизацию проводили путем обработки носителя суспензией микроорганизмов в жидкой среде посредством распыления, смешения и т.д. с последующей сушкой, которую осуществляли как при атмосферном, так и при пониженном давлении.

Наиболее близким к заявленному способу, является способ иммобилизации микроорганизмов путем обрастания гидрофобного сорбента на основе торфа бактериями и/или грибами. Данный способ позволяет осуществлять одновременно сорбцию и утилизацию загрязнения микроорганизмами (патент RU 2318736).

Однако общим недостатком, присущим вышеперечисленным способам является низкая эффективность воздействия микробных препаратов в результате недостаточной численности микробных клеток на носителе, используемом для иммобилизации.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение экологического состояния почв, водоемов, переработка органических токсических отходов в субстрат, предназначенный для вторичного использования, за счет деградации загрязняющих веществ, подавление болезнетворных микроорганизмов, а также стимуляция роста и снижение стрессовых факторов растений в результате повышения эффективности воздействия микробных препаратов, полученных способом иммобилизации микробных клеток на биочаре с концентрацией иммобилизованных клеток не менее 10¹⁰ KOE на 1 грамм носителя.

Для достижения данного технического результата, предложен способ иммобилизации микроорганизмов на биочаре, включающий смешивание предварительно стерилизованного биочара с биологическим материалом в виде биомассы микроорганизмов, полученной в жидкой культуре, центрифугированной на стационарной фазе развития культуры, после слитого супернатанта и последующее соединение осадка со стерильными стабилизаторами в различных сочетаниях: ксантановой камедью 0,1%, глицерином 1%, аскорбиновой кислотой 0,5%, резорцином 0,5%, диметилсульфоксидом 1%, тиомочевиной 0,5%. При этом режим центрифугирования составляет: 5000÷10000 g в течение 3÷10 минут. Далее полученный продукт перемешивают и высушивают до уровня 3÷7% влажности.

Новизна и суть способа заключается в том, что на стерильный твердый носитель (биочар) наносится микробная паста (концентрированные микробные клетки) и стерильные стабилизаторы, что приводит к заявленной численности иммобилизованных клеток не менее 10¹⁰ KOE на 1 грамм биочара. Основным фактором, способствующим выживанию микроорганизмов на биочаре, является доступность биогенных элементов, предпочтительно углерода, азота, калия и фосфора в водорастворимой форме. При этом наличие макропор на поверхности биочара обеспечивает необходимую влажность, газообмен, снабжение кислородом, что важно для аэробных микроорганизмов. Кроме этого, адсорбция микроорганизмов в порах повышает конкурентную способность вносимых организмов по сравнению с «аборигенными» почвенными микроорганизмами из-за обеспечения локальных благоприятных условий и разделения сферы потребления при внесении удобрений в почву. Кроме того, обеспечивается синергетический эффект от совместного использования воздействия микроорганизмов (подавление фитопатогеннов, стимуляция роста растений, снижения стрессовых факторов для растений, деградация загрязняющих веществ) и биочара, как адсорбента молекул загрязняющих веществ.

Технический результат данного изобретения заключается в разработке способа иммобилизации микроорганизмов на биочаре, численность которых не менее 10¹⁰KOE на 1 грамм биочара. Использование биочара с иммобилизованными микроорганизмами обеспечивает повышение плодородия обедненных почв и улучшение их экологического состояния, увеличение объема и качества урожая, снижение химической нагрузки на окружающую среду. Кроме того, дополнительно осуществляется переработка токсических отходов в субстрат без утилизации, за счет обеззараживания почв от фитопатогенных микроорганизмов, восстановление биоценоза почвы, ремедиация почв, загрязненных токсикантами органической и неорганической природы (пестицидов, тяжелых металлов) или биодеструкция поллютантов и ксенобиотиков.

Сущность предлагаемого способа поясняется иллюстрациями и таблицами.

Фиг. 1 - Колонизация микроорганизмов в культуре in vitro корней пшеницы штаммом B. thuringiensis 0371, иммобилизованном на биочаре.

Фиг. 2 - Внешний вид навоза на разных этапах эксперимента: А - 1 день эксперимента, Б - 45 день эксперимента (контрольный вариант), В - 45 день эксперимента, опытный вариант (биочар с иммобилизованным микробным консорциумом).

Фиг. 3 - Результаты применения биочара с иммобилизованными микромицетами для переработки отходов эфиромасличной промышленности (фото кориандра, проросшего насквозь мицелием грибов).

Фиг. 4 - Табл. 1 - Результаты (агрохимические показатели) переработки отходов животноводства в органические удобрения при использовании биочара с иммобилизованным на нем микробным консорциумом.

Фиг. 5 - Табл. 2 - Влияние компоста из органических отходов мусороперерабатывающего завода и биочара с иммобилизованными микроорганизмами на ростовые процессы проростков пшеницы сорта Салют Алтая.

Фиг. 6 - Табл. 3 - Влияние микроорганизмов B. thuringiensis 0371, иммобилизованных на биочаре на ростовые процессы растений пшеницы сорта Надор в водной культуре.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для иммобилизации использовали биологический материал, в виде биомассы микроорганизмов, предварительно полученной в жидкой культуре, центрифугированной на стационарной фазе развития культуры, после слитого супернатанта. Затем к осадку биомассы добавляли стабилизатор и биочар в соотношении носитель:биомасса, равном 1:2, при температуре 25°C. Полученную смесь тщательно перемешивали и высушивали при температуре благоприятной для используемого микроорганизма до уровня 3÷7% влажности композиции в течение 24÷48 часов. При этом режим центрифугирования, в зависимости от культуры микроорганизма, составлял: 5000÷10000 g при выдержке 3÷10 минут. В качестве стабилизатора были использованы различные сочетания ксантановой камеди 0,1% (стерилизованной при 121°С), глицерина 1%, аскорбиновой кислоты 0,5%, резорцина 0,5%, диметилсульфоксида 1%, тиомочевины 0,5%.

Контроль качества иммобилизации микроорганизмов на биочаре, проводили следующим образом: 1 грамм биочара с иммобилизованными микроорганизмами помещали в стерильную фарфоровую ступку и 5 минут растирали до порошкового состояния. Стерильной водой (9 мл) смывали суспензию в стерильную колбу, которую закрывали резиновой пробкой и 10 минут вертикально встряхивали. Суспензии (первое разведение 10^-1) давали отстояться 0,5 минуты и готовили серию предельных разведений. Для определения численности микроорганизмов, делали посев из разведений 10^-6, 10^-12, в 5-ти кратной повторности на питательную среду, оптимальную для роста микроорганизма. Результаты количественного определения микроорганизмов выражали в КОЕ - условных колониеобразующих единицах.

Способ получения и свойства иммобилизованных микроорганизмов на биочаре иллюстрируются Примерами 1-6, а Примеры 7-12 иллюстрируют их применение для переработки различных органических отходов и воздействие на ростовые процессы растений.

Пример 1. Иммобилизация штамма Lactobacillus casei IMBB-7343 на биочар

Культивирование штамма Lactobacillus casei IMB B-7343 проводили в жидкой питательной среде MRS в биореакторе Minufors 2 при 36°С в течение 28 часов. Жидкую культуру микроорганизмов цетрифугировали при 7000 g в течение 5 минут. В осадок микроорганизмов вносили стерильный биочар из расчета 3 г биочара на 15-20 мл осадка и 1 мл 0,1 % ксантановой камеди. Высушивали смесь биочара и бактериальной биомассы в термостате при 30°С до влажности 6 %.

Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 1,6⋅10¹¹ КОЕ.

Пример 2. Иммобилизация штамма Rhodopseudomonas palustris B-14279 на биочар

Культивирование Rhodopseudomonas palustris B-14279 проводили в жидкой питательной среде R2, в биореакторе Minufors 2 при 28°С, в течение 120 часов. Жидкую культуру микроорганизмов цетрифугировали при 5000 g в течение 5 минут. В осадок микроорганизмов вносили биочар из расчета 2 г биочара на 11-15 мл осадка и 1 мл 0,1% ксантановой камеди. Высушивали смесь биочара и бактериальной биомассы в термостате при 28°С до влажности 3%. Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 1,9⋅10⁹ КОЕ.

Пример 3. Иммобилизация штамма Рseudoclaviobacter helvolus B-13899 на биочар

Культивирование Рseudoclaviobacter helvolus B-13899 проводили в жидкой питательной среде Молиша в биореакторе Minufors 2, при 28°С, в течение 48 часов. Жидкую культуру микроорганизмов центрифугировали при 5000 g в течение 3 минут. В осадок микроорганизмов вносили в биочар из расчета 1 г биочара на 11-15 мл осадка и 1 мл 0,1% ксантановой камеди. Высушивали смесь биочара и бактериальной биомассы в термостате при 28°С до влажности 7%. Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 2,3⋅10⁹ КОЕ.

Пример 4. Иммобилизация штамма Bacillus thuringiensis 0371 на биочар с использованием смеси стабилизаторов: глицерин 1%, диметилсульфоксид 1%, аскорбиновая кислота 0,5%

Культивирование Bacillus thuringiensis 0371 проводили в жидкой питательной среде на основе кукурузного экстракта и мелассы в биореакторе Minufors 2, при 27°С, в течение 72 часов. Жидкую культуру микроорганизмов цетрифугировали при 10000 g в течение 10 минут. В осадок микроорганизмов вносили биочар из расчета 0,5 г биочара/5 мл осадка и 1 мл стабилизатора, состоящего из 1% глицерина, 1% диметилсульфоксида, 0,5% аскорбиновой кислоты. Высушивали смесь биочара, стабилизатра и бактериальной биомассы в термостате при 50°С до влажности 5%. Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 2,3⋅10¹¹ КОЕ.

Пример 5. Иммобилизация штамма Bacillus thuringiensis 0371 на биочар с использованием смеси стабилизаторов глицерин 1%, диметилсульфоксид 1%, резорцин 0,5%

Культивирование Bacillus thuringiensis 0371 проводили в жидкой питательной среде на основе кукурузного экстракта и мелассы в биореакторе Minufors 2 при 27°С, в течение 72 часов. Жидкую культуру микроорганизмов центрифугировали при 10000 g в течение 10 минут. В осадок микроорганизмов вносили биочар из расчета 0,5 г биочара на 5 мл осадка и 1 мл стабилизатора, состоящего из 1% глицерина,1% диметилсульфоксида, 0,5% резорцина. Высушивали смесь биочара, стабилизатора и бактериальной биомассы в термостате при 50°С до влажности 7 %. Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 2,9⋅10¹¹ КОЕ.

Пример 6. Иммобилизация штамма Bacillus thuringiensis 0371 на биочар, с использованием смеси стабилизаторов глицерин 1%, диметилсульфоксид 1%, тиомочевина 0,5%

Культивирование Bacillus thuringiensis 0371 проводили в жидкой питательной среде на основе кукурузного экстракта и мелассы в биореакторе Minufors 2, при 27°С, в течение 72 часов. Жидкую культуру микроорганизмов цетрифугировали при 10000 g, в течение 10 минут. В осадок микроорганизмов вносили в биочар из расчета 0,5 г биочара на 5 мл осадка и 1 мл стабилизатора, состоящего из 1% глицерина,1% диметилсульфоксида, 0,5% тиомочевины. Высушивали смесь биочара, стабилизатора и бактериальной биомассы в термостате при 50°С до влажности 3 %. Численность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре, составила 2,5⋅10¹¹ КОЕ.

Пример 7. Способность микроорганизмов, иммобилизованных на биочаре колонизировать корни растений

Способность бактерий колонизировать поверхность корней исследовали на растениях пшеницы (Triticum aestivum L.). Двухсуточные стерильные проростки асептически помещали в биологические пробирки, заполненные 7-10 мл 0,6 % голодного агара, в которые предварительно вносили по 200 мг биочара с иммобилизованным штаммом B. thuringiensis 0371. Пробирки с проростками размещали на свету при температуре 25°С и освещении 1 тыс. люкс. Способность бактерий колонизировать прикорневую зону растений оценивали по образованию колоний бактерий на поверхности корня на 7-е сутки выращивания проростков.

Штамм B. thuringiensis 0371, иммобилизованный на биочаре, проявляет свои свойства также и виде суспензии - попав в ризосферу корня, потребляет экзометаболиты выделяемые корневыми волосками и образует колонии вокруг них (Фиг. 1).

Пример 8. Переработка отходов животноводства в органические удобрения при использовании биочара с иммобилизованным на нем микробным консорциумом

В навоз крупного рогатого скота (КРС) внесли биочар с иммобилизованным на нем микробным консорциумом (Lactobacillus parabuchneri B-13109, Lactobacillus harbinensis B-13111, Candida ethanolicaY-4357, Pseudoclavibacter helvolusB-13899, Rhodopseudomonas palustrisB-14279, Trichoderma asperellumF-1527) из расчета 10 г на 10 тонн навоза, в контрольный кагат не вносили ничего.

В результате компостирования навоза КРС, с биочаром с иммобилизованным микробным консорциумом, через 2 недели после начала эксперимента, цвет помета начал темнеть, объем кагата уменьшился на 30 %. Через 1,5 месяца компостирования в опытном варианте компост стал темно коричневого цвета и содержал мягкие частицы почерневшей соломы размером не более 40 мм (Фиг. 2). В то же время в контрольном бурте навоза, были обнаружены твердые частицы соломы длиной 100 - 150 мм. Навоз КРС имеет стойкий специфический запах, обусловленный наличием аммиака и сероводорода. В контрольном бурте, через 1,5 месяца компостирования запах навоза не изменился, а в опытном - неприятный запах значительно уменьшился уже в первую неделю эксперимента, а через 1,5 месяца отмечен характерный земельный запах компоста.

Исследование агрохимических показателей показало, что при несении в навоз КРС биочара с иммобилизованными микроорганизмами, содержание общего азота увеличилось на 30%, фосфора - на 15,7%, калия - на 8,8% по сравнению с контролем (Табл. 1).

Пример 9. Использование биочара с иммобилизованными микроорганизмами для переработки органических отходов мусороперерабатывающего завода (МПЗ) в компост

Объектом исследования являлась органическая часть коммунальных отходов, которая отделялась на мусороперерабатывающем заводе путем сепарации от остального мусора и высушивалась в биобарабане без дополнительного внесения микроорганизмов. Органическая часть мусора содержала тяжелые металлы, превышающие ПДК в 2-7 раз по разным токсическим элементам. Компост, полученный из органических отходов на мусороперерабатывающем заводе, ингибирует прорастание семян и морфометрические показатели проростков. Токсичное действие компоста более ярко проявлялось на ранних этапах развития растений. В органическую часть мусора вносили биочар с иммобилизированным микробным консорциумом (Lactobacillus parabuchneri В-13110, Lactobacillus harbinensis В-13111, Enterococcus duranceB-13109, Candida aethanolicaY-4357, Rhodopseudomonas palustris В-14279, Рseudoclaviobacter helvolusB-13899, Trichoderma asperellumF-1527, Penicillium chrysogeniumF-1431), в количестве 1 г/1 кг, при установленной влажности 70% (опытный вариант). В качестве контрольного варианта использовали органические отходы МПЗ без внесения дополнительных элементов.

Всхожесть семян пшеницы сорта Салют Алтая в компосте, полученном на МПЗ, составила 62,5%, а внесение в компост биочара с иммобилизованными микроорганизмами привело к увеличению всхожести до 97,5% - значения сравнимому с почвой (контроль 2). Изучение морфометрических показателей растений пшеницы показало, при внесении в компост биочара с иммобилизованным микробным консорциумом, отмечена стимуляция роста вегетативных органов проростков пшеницы (Табл. 2). Также, использование биочара с иммобилизованными микроорганизмами привело к увеличению содержания пигментов в листьях проростков пшеницы.

Применение биочара с иммобилизованными микроорганизмами, позволяет использовать органическую часть токсических отходов в качестве органического удобрения для культурных растений.

Пример 10. Применение биочара с иммобилизованными микроорганизмами для переработки морских водорослей в органические удобрения

Смесь водорослей ульвы салатной (Ulva lactuca L.) и цистозиры бородатой (Cystoseira barbata (Stackhouse) C. Agardh1820) увлажнили до 70% и разделили на 2 варианта - контрольный и опытный с внесением биочара с иммобилизованным микробным консорциумом (Lactobacillus parabuchneri В-13110, Lactobacillus harbinensis В-13111, Enterococcus durance B-13109, Candida aethanolica Y-4357, Rhodopseudomonas palustris В-14279, Рseudoclaviobacter helvolus B-13899, Penicillium chrysogenium F-1431, Trichoderma asperellum F-1527). Микробный консорциум, иммобилизованный на биочаре, ускорял процесс деструкции смеси водорослей ульва и цистозиры. Через несколько месяцев компостирования, в опытном варианте наблюдалась гомогенная масса с частицами не более 0,5 см. В то же время, в контроле - таллом цистозиры сохранился в неизменной форме и на нем визуально определялся налет микроскопических грибов.

Водные вытяжки, приготовленные из опытного и контрольного вариантов водорослей, стимулируют ростовые процессы культурных растений. При применении вытяжки из некомпостированных водорослей, максимальное увеличение длины корня пшеницы (до 32% по сравнению с контролем) показано при использовании 5% раствора, а при применении вытяжки из компостированных водорослей - максимальная стимуляция длины корня (60% по сравнению с контролем) наблюдалась при использовании 1% раствора.

Таким образом, за один и тот же период времени деструкции, биочар с иммобилизованным микробный консорциумом, полностью переработал водоросли до состояния гомогенной массы, по сравнению с сохранившимися в неизменном виде талломами водорослей в контрольном варианте.

Пример 11. Применение биочара с иммобилизованными микромицетами для переработки отходов эфиромасличной промышленности

В результате извлечения масла из плодов кориандра (Coriandr umsativum) остается шрот, одним из вариантов применений которого, является использование в качестве удобрений. Шрот длительное время разлагается в почве. Для ускорения переработки остатков кориандра в них был внесен биочар с иммобилизованными на нем спорами и остатками мицелия (Penicillium chrysogenium F-1431 и Trichoderma asperellum F-1527). Шрот кориандра увлажнили до 70% и внесли биочар с иммобилизованными микромицетами, в контрольный вариант был внесен стерильный биочар без микроорганизмов. Через 2 недели на отходах кориандра появился грибной налет, в котором за 2-3 месяца компостирования (в зависимости от объема шрота), микромицеты проросли полностью (Фиг. 3) , в опытном варианте наблюдалась налет микроскопических грибов в единичных местах.

Пример 12. Действие B. thuringiensis 0371, иммобилизованных на биочаре на ростовые процессы растений пшеницы сорта Надор в водной культуре

Для этого 1 г биочара с иммобилизованными клетками вносили в 9 мл стерильного физиологического раствора, 15 мин. пробирку интенсивно встряхивали. Из смыва бактериальных клеток с биочара приготовили растворы нескольких концентраций - 0,1; 0,5; 1,0 %. В качестве тест-объекта использовали семена пшеницы сорта Надор. Семена стерилизовали в 1% растворе KMnO₄, а затем в количестве 30 штук раскладывали в чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную в дистиллированной воде (контроль 1), 0,1; 0,5 и 1,0 % растворы смывов культуры B. thuringiensis 0371 с биочара. Чашки Петри помещали в термостат при температуре 25±1°С. В каждом варианте использовали три повторности. Измерения ростовых показателей растений (длины корней и надземной части), проводили на 7 сутки с помощью металлической линейки с шагом 0,05 см. Ростовые показатели растений выражали в % к контролю. Эксперименты проводили в 3-кратной биологической повторности.

Изучения влияние иммобилизованной на биочаре культуры штамма B. thuringiensis 0371 на ростовые процессы растений пшеницы сорта Надор в водной культуре показало, что данные бактерии способны влиять на длину побега и корня проростка. Обработка семян 0,1 и 0,5 % растворами смывов культуры B. thuringiensis 0371 с биочара способствовала увеличению длины корня на 25,1 %, а 1 % раствором - на 34,9 % к контролю. 0,1; 0,5; 1,0 % растворы смывов способствовали увеличению длины побега проростка на 39,1- 48,5% к контролю (Табл. 3).

Результаты экспериментов показали, что биочар может применяться в качестве носителя микроорганизмов для переработки следующих органических отходов: растительные остатки (пожнивные остатки, отходы эфиромасличной промышленности после выжимки масла из кориандра, шалфея, лаванды), отходы животноводства (навоза, помета), рыбоперерабатывающего производства, осадков сточных вод, органическая составляющая ТБО, пищевые отходы, отходы деревоперерабатывающей промышленности, опавшие листья, скошенная газонная трава, сидерит, сухая листва, бумага, картон, опилки, выжимки фруктов и ягод, остатки виноделия, кора, солома, сено. Микроорганизмы, иммобилизованные на биочаре, позволяют переработать в компост твердые органические отходы или органические удобрения, при этом устраняя неприятный запах органических отходов, подавляя болезнетворные бактерии, снижая всхожесть семян сорных растений (находящихся в компостируемой массе), подавляя гельминты и повышая содержание элементов питания (NPK и микроэлементов).

Также биочар в качестве носителя микроорганизмов может применяться для повышения плодородия почвы за счет увеличения питательных элементов и влаги в почвах сельхозугодий, улучшения биологических процессов: активизации почвенного дыхания, улучшения показателей микробиологической и ферментативной активности почв.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ иммобилизации микроорганизмов на биочаре, включающий смешивание в соотношении 1:2 предварительно стерилизованного биочара и биомассы микроорганизмов, полученной путем центрифугирования при 5000-10000 g в течение 3-10 мин жидкой культуры микроорганизмов, и добавление стерильных стабилизаторов в различных сочетаниях: 0,1%-ной ксантановой камеди, 1%-ного глицерина, 0,5%-ной аскорбиновой кислоты, 0,5%-ного резорцина, 1%-ного диметилсульфоксида, 0,5%-ной тиомочевины; полученную смесь тщательно перемешивают и высушивают до уровня 3÷7% влажности. Изобретение обеспечивает расширение арсенала способов иммобилизации микроорганизмов на биочаре, используемого для переработки органических отходов в органическое удобрение для культурных растений. 6 ил., 12 пр.

Способ иммобилизации микроорганизмов на биочаре, включающий смешивание в соотношении 1:2 предварительно стерилизованного биочара и биомассы микроорганизмов, полученной путем центрифугирования при 5000-10000 g в течение 3-10 мин жидкой культуры микроорганизмов, и добавление стерильных стабилизаторов в различных сочетаниях: 0,1%-ной ксантановой камеди, 1%-ного глицерина, 0,5%-ной аскорбиновой кислоты, 0,5%-ного резорцина, 1%-ного диметилсульфоксида, 0,5%-ной тиомочевины; полученную смесь тщательно перемешивают и высушивают до уровня 3÷7% влажности.