Сделай сам: ученые ТПУ придумали, как выращивать хлореллу на кухне

ТОМСК, 31 янв – РИА Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали прототип прибора для выращивания в домашних условиях водоросли хлореллы, популярной пищевой добавки. Аналогичные установки разрабатывают многие научные коллективы и компании. Почему политехники присоединились к этой работе и зачем растениям "умный" свет? Об этом РИА Томск рассказал ученый ТПУ Сергей Туранов.

Сделано в Томске: изобретения и открытия 2017 года. Часть I >>>

Культ водоросли

Встал утром, налил из биокультиватора стаканчик хлореллы вместо кофе, выпил и получил большое количество полезных веществ. Так представляет себе идеальное утро молодой ученый Туранов.

Он объясняет: хлорелла является популярной биологической добавкой, ее продают в порошках, таблетках и жидком виде ведущие магазины товаров для здоровья, в том числе американский IHerb. Стоимость хлореллы приличная, а польза, как уверяют производители, огромная.

Хлорелла – это одноклеточная водоросль, концентрация белка в которой может достигать 50-60%. При этом она содержит полиненасыщенные жирные кислоты, минералы, клетчатку, хлорофилл, различные витамины и другие вещества, повышающие ее биологическую ценность.

"Научно производственная лаборатория "Нанофотоника и оптическая инженерия" Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ разрабатывает различные комплексы для быстрого роста растений. Мы решили заняться хлореллой, полезной для человека и животных. Это тема, которую можно коммерциализировать. Она не пролежит на полке в виде научного труда, а может принести реальную пользу в отдельной квартире или животноводческом комплексе", – объясняет Туранов.

По его мнению, компактный биокультиватор можно будет отправлять на Международную космическую станцию и в Арктику. Обогащать свой рацион полезными веществами, содержащимися в одном стакане зеленоватой жидкости, а именно так выглядит продукт из биокультиватора, смогут военные на удаленных территориях. Но это в будущем. Пока же стоит задача вывести прибор на кухни томичей и животноводческие комплексы.

Секретные ингредиенты

"Мы создали компактный прибор для дома и 400-литровую емкость для выращивания хлореллы в хозяйствах, – рассказывает Туранов. – Культиватор оснащен "умной" системой освещения, источник света находится внутри него. В емкость закладывается маточный раствор хлореллы, заливается очищенная вода и питательный раствор. Клетки хлореллы делятся, и когда достигают определенной концентрации, мы сливаем готовый продукт и вновь заливаем воду".

Эксперименты показали, что в биокультиваторе политехников хлорелла растет быстрее в два-три раза по сравнению с некоторыми аналогичными устройствами. Так происходит благодаря уникальной технологии выращивания, которая включает в себя систему рекуперации тепловой энергии, "умную" осветительную установку и особый способ перемешивания раствора.

"По мере того как хлорелла растет, оптическая плотность жидкости увеличивается, свет проникает на меньшую глубину. Деление клеток происходит активно только там, куда проникает свет. Чтобы клетки делились во всей емкости, мы особым способом организовали перемешивание и освещение. Каждая клетка в нужный момент получает такой свет и в таком количестве, который ей нужен. Это наше ноу-хау, сейчас готовим документы на патент", – рассказал он.

В животноводстве хлореллу можно добавлять в комбикорма. Это, по мнению Туранова, обогатит стандартный рацион животных питательными веществами, а также позволит сэкономить на дорогостоящих биодобавках. Сейчас ученые ищут партнеров: "Нужно найти хозяйство, где разрешат кормить свиней и коров выращенной хлореллой. Консультации с биологами, получение разрешений и другую сопутствующую работу мы уже делаем".

Также в настоящее время политехники экспериментируют с режимами освещения, просчитывают стоимость и окупаемость биокультиватора, доводят разработку до ума, чтобы перейти к ее масштабированию.

Свет для всех

Проект биокультиватора вырос из другой разработки политехников. По пятимиллионному гранту от Минобрнауки ученые разработали светодиодные комплексы для теплиц, которые, как и в случае с хлореллой, сами регулируют количество и качество света для растений.

"В ходе исследований мы получили результат, что разным растениям на разных стадиях развития нужны разные параметры света. И мы эти параметры подбираем. Если подобрать правильно, урожай созревает быстрее. Электроэнергии при этом тратится в два-три раза меньше по сравнению с традиционным освещением, например, газоразрядными лампами", – говорит Туранов.

Созданная в ТПУ установка сама изменяет свои параметры в зависимости от ситуации. Если объяснять "на пальцах", происходит это так: датчики анализируют имеющееся в теплице освещение, программный комплекс сравнивает полученные данные с идеальной картиной, заложенной в него учеными, и если что-то не так, оборудование изменяет интенсивность света и его цвет.

"Если не хватает красного цвета, включаются красные светодиоды. Солнце вышло из-за тучи, естественного света в теплице стало больше, светодиоды приглушаются, – комментирует ученый. – Эксперименты на салате и землянике показали, что это работает. Урожай был получен на неделю раньше, электроэнергии использовалось почти в три раза меньше. Значит, хозяйства смогут выращивать больше продукции".

Светильники созданы, программа написана, оформляется патент на установку. "Сейчас нужно построить большую теплицу, чтобы масштабировать результаты. Вроде бы результаты хорошие, но в промышленность пока не идут. Почему? Когда приходим в реальные теплицы, их владельцы скептически настроены. Они говорят, мол, у вас эксперименты были в маленьких ячейках, покажите, как это на больших теплицах работает", – рассказывает Туранов.

По предварительным оценкам, один световой модуль на два квадратных метра будет стоить около 15 тысяч рублей. Дорого, но дешевле по сравнению с менее эффективными установками, работающими на неуправляемых светодиодных светильниках. "Чем больше теплица, тем скорее окупится. Тысяча квадратов окупается примерно за семь лет. Это небольшой срок для промышленной теплицы", – уверяет разработчик.

В планах политехников – разработать новые режимы для комплекса. Каждое растение в различных фазах вегетации нуждается в конкретных спектрах излучения – синем, зеленом или красном по отдельности или одновременно. Также ученые прорабатывают варианты по снижению стоимости готового комплекса.