ПЕРСПЕКТИВИ ТА ТЕХНОЛОГІЧНІ РИЗИКИ ПРОЦЕСУ БІОКОНВЕРСІЇ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ З МУЛОВИХ ВІДКЛАДІВ ЗАНЕДБАНИХ МЕЛІОРАТИВНИХ СИСТЕМ
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturalspu/2025.2.20Ключові слова:
біоконверсія, мулові відклади, органо-мінеральні добрива, меліоративні системи, технологічні ризики, екологічна безпекаАнотація
Стаття присвячена аналізу перспектив та технологічних ризиків біоконверсії мулових відкладів занедбаних меліоративних систем України у органо-мінеральні добрива. Розглянуто наукові підходи до комплексної характеристики субстрату через триступеневу ієрархію досліджень: фізико-хімічну, агрохімічну та мікробіологічну оцінку сировини. Проаналізовано міжнародні дослідження ефективності біоконверсії органічних відходів, включаючи роботи з термофільними бактеріальними культурами Bacillus thermoamylovorans (67% редукції органічної речовини за 10 діб при 60°C), гідротермальної карбонізації з вилученням азоту з відкладів (6-8% сухої речовини), багатоступеневих анаеробних систем (підвищення продукції метану на 10-30%) та твердофазної ферментації з ризосферними бактеріями Burkholderia cenocepacia. Систематизовано результати польових випробувань біоконвертованих добрив у лентильно-кукурудзяній ротації (підвищення мікробної біомаси вуглецю на 126%, азоту на 49%, зниження еволюції CO₂ на 25%). Представлено концептуальну технологічну схему біоферментації з контрольованими параметрами: вологість 50-60%, температура 50-65°C, pH 6,5-8,0, оптимальне співвідношення C:N 25-30:1, використання селекційованих штамів термофільних мікроорганізмів та контрольованої аерації. Визначено агроекологічні переваги технології: відновлення функціональності меліоративних систем, заміщення мінеральних добрив, покращення структури ґрунтів, пролонговану дію поживних речовин та зниження ризиків евтрофікації. Проведено системну класифікацію технологічних ризиків за трьома категоріями: мікробіологічні (патогенна контамінація, неповна біоконверсія), хімічні (біоакумуляція важких металів, втрати поживних речовин) та технічні (нестабільність процесу, енергетичні витрати, сезонна варіабельність сировини). Запропоновано інтегровану систему управління ризиками на основі принципів HACCP з автоматизованими системами моніторингу та превентивним контролем критичних параметрів.
Посилання
Wong J.W.C., Fang M., Li G.X., Wong M.H. Feasibility of using coal ash residues as co-composting materials for sewage sludge // Environmental Technology. 2002. Vol. 23. Issue 10. P. 1117-1124. DOI: 10.1080/09593332308618312
Chojnacka K., Moustakas K., Witek-Krowiak A. Bio-based fertilizers: A practical approach towards circular economy // Bioresource Technology. 2020. Vol. 295. 122223. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122223
Negi S., Dhar H., Kumar S., Singh S. Optimization of anaerobic digestion parameters for enhanced biogas production: A comprehensive review // Water. 2024. Vol. 16. Issue 3. 412. DOI: 10.3390/w16030412
Arshad M., Ali I., Rasheed R., Bahadur S., Ahmad M., Mahmood T., Hussain A. Formulation and efficacy testing of bio-organic fertilizer produced through solid-state fermentation of agro-waste by Burkholderia cenocepacia // Microorgan- isms. 2021. Vol. 9. Issue 11. 2360. DOI: 10.3390/microorganisms9112360
Sari D.K., Hidayat N., Fajriah S., Wijaya A. Optimization of fermentation condition to produce liquid organic fertilizer (LOF) from rotten vegetable waste using response surface methodology // Chemical Engineering and Technology. 2023. Vol. 46. Issue 7. P. 1425-1432. DOI: 10.1002/ceat.202200585
Huang Z., Li Y., Chen B., Su S., Zhang W. Recovery and utilization of waste filtrate from industrial biological fermentation: Development and metabolite profile of the Bacillus cereus liquid bio-fertilizer // Journal of Biotechnology. 2023. Vol. 363. P. 28-38. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2023.01.008
Ahmad I., Zhu G., Zhou G., Liu M., Ahmad S., Murad W., Stokes C.E., Ahmad A., Habib A. Biochar particle size coupled with biofertilizer enhances soil carbon-nitrogen microbial pools and CO₂ sequestration in lentil // Frontiers in Environmental Science. 2023. Vol. 11. 1114728. DOI: 10.3389/fenvs.2023.1114728
Su C., Liu K., Zhang H., Chang S.X., Fang Y. Heavy metal contamination in organic fertilizers: Risk assessment and temporal trends (2000-2022) // Scientific Reports. 2025. Vol. 15. 1355. DOI: 10.1038/s41598-025-85025-1
Vassileva M., Flor-Peregrin E., Malusá E., Requena N.E. Safety level of microorganism-bearing products applied in soil-plant systems // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. 862875. DOI: 10.3389/fpls.2022.862875
Lu J., Wang H., Zhang C., Zhao G., Zhang Q. Housefly larva bioconversion enhances heavy metal stabilization and antibiotic degradation during chicken manure composting // Scientific Reports. 2025. Vol. 15. 1267. DOI: 10.1038/ s41598-025-85267-3
Scarlat N., Dallemand J.F., Fahl F. Biogas: Developments and perspectives in Europe // Renewable Energy. 2018. Vol. 129. P. 457-472. DOI: 10.1016/j.renene.2018.03.006
Циганенко-Дзюбенко І.Ю., Кірейцева Г.В., Скиба Г.В. Прогнозування гідроекологічного стану річки Тетерів з використанням модифікованої моделі Стрітера-Фелпса. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2025. № 1(75). C. 53-64. DOI: 10.17721/2306-5680.2025.1.6
Циганенко-Дзюбенко І.Ю., Кірейцева Г.В., Хамдош І.Н., Вовк В.М. Бібліометричний аналіз світових досліджень донних відкладів: тенденції публікацій та напрями розвитку седиментології. Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2025. № 2(76). C. 6-20. DOI: 10.17721/2306-5680.2025.2.1
Kapelista I., Kireitseva H., Tsyhanenko-Dziubenko I., Khomenko S., Vovk V. Review of Innovative Approaches for Sustainable Use of Ukraine's Natural Resources. Grassroots Journal of Natural Resources. 2024. Vol. 7, No. 3. P. 378-395. DOI: 10.33002/nr2581.6853.0703ukr19
Tsyhanenko-Dziubenko I., Kireitseva H., Shomko O., Gandziura V., Khamdosh I. Analytical assessment of heavy metals polyelement distribution in urbanized hydroecosystem components: spatial differentiation and migration patterns. Journal Environmental Problems. 2025. Vol. 10, No. 2. P. 135–144. DOI: 10.23939/ep2025.02.135
Tsyhanenko-Dziubenko I., Kireitseva H., Fonseca Araújo J. Physiological and biochemical biomarkers of macrophyte resilience to military-related toxic stressors. Journal Environmental Problems. 2024. Vol. 9, No. 4. P. 227–234. DOI: 10.23939/ep2024.04.227
Kireitseva H., Tsyhanenko-Dziubenko I., Khomenko S., Palii O. Integral assessment of the effectiveness of water resource management in communities for sustainable development. Ecological Safety and Balanced Use of Resources. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 27-38. DOI: 10.69628/esbur/1.2025.27
Кірейцева Г.В., Циганенко-Дзюбенко І.Ю. Екологічна оцінка впливу військових дій на гідромережу Київської області та стратегії відновлення водних екосистем. Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. 2025. № 1 (499). С. 199-207. DOI: 10.15589/znp2025.1(499).28
Кірейцева Г.В., Циганенко-Дзюбенко І.Ю., Хоменко С.В., Легенчук Р.В. Застосування багатовимірних статистичних методів для аналізу кліматичних проекцій. Науковий Журнал Метінвест Політехніки. Серія: Технічні науки. 2025. № 3. С. 26-33. DOI: 10.32782/3041-2080/2025-3-3
Кірейцева Г.В., Циганенко-Дзюбенко І.Ю. Антропогенні детермінанти деградації гідрохімічних показників водних об'єктів. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2025. Том 349, № 2. С. 540-548. DOI: 10.31891/2307-5732-2025-349-80
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
