Як українська наука виведе нас із мальтузіанської пастки

У 1798 році науковець Томас Мальтус помітив лякливу тенденцію. Він побачив, що населення на планеті зростає швидше, ніж виробництво їжі. А це означає напівголодне життя людей та інші соціальні катастрофи. Цю пастку вчені назвали за ім’ям науковця – мальтузіанською, і саме нею деякі мислителі виправдовували війни. Та людство погодилося, що єдиний вихід із неї – зробити так, щоб виробництво продуктів збільшувалося швидше, ніж населення.

У цьому беруть участь наші вчені. Свої рецепти уникнення мальтузіанської пастки вони презентували вчора – на черговій зустрічі TechToday Hub, що була присвячена агропромисловому комплексу (АПК).

Зустріч відкрила президент NDI Foundation Ольга Крупська, яка розповіла про мету цієї ініціативи – познайомити бізнес із українською наукою. Адже, на жаль, бізнесмени поки що мало знають про розробки українських учених. При цьому лише НАН України готова надати близько 300 проектів, з якими наша країна може зробити технічний прорив.

Насіння для стабільного врожаю

Першими виступили представники Інституту фізіології рослин і генетики НАН України Микола Гаврилюк та Володимир Оксьом. Вони розповіли про загальний стан українського АПК, його ринки та можливості на прикладі продукції власного інституту – насіння для посівів.

За їхніми словами, вітчизняні аграрії вже досить продуктивні. За останні три роки валове виробництво зерна в Україні перевищило 60 млн тонн. У перерахунку на кожного українця – це 1400 кг, при цьому у світі на кожного жителя виробляється близько 330 кг зерна. За останні п’ять років Україна перевищила 30 млн тонн експорту зерна. А з виробництва олії наша держава взагалі є лідером у світі.

Але утримувати в майбутньому такі показники вітчизняним аграріям буде складно, оскільки 30% насіння не відповідає посівним нормам. Багато сортів також використовуються вже більше 10 років, що виснажує їх та знижує врожайність.

Виходом із цього становища є сучасні сорти рослин, багато з яких створили саме науковці Інституту фізіології рослин і генетики. Уже сьогодні кожна друга тонна пшениці в Україні засівається насінням, яке створене в Київській області – саме тут розташовані посівні площі наукової установи. А із 323 сортів рослин у Державному реєстрі 74 сорти (22,9%) створили в Інституті фізіології рослин і генетики.

Пальне, що росте на полях

Зараз Європа та світ замінюють викопне паливо на відновлюване. Одним із останніх може бути біоетанол – зроблений з рослинної сировини етиловий спирт, який додається у звичайний бензин. У Європі ним вже замінили 5% усього проданого палива, тоді як в Україні – лише 1%.

Якби в нашій державі був європейський показник, тоді з 4 млн споживаних щороку тонн палива близько 200 тисяч були б відновлюваними. Але не можна просто випустити закон, який змусив би 5% бензину замінити біоетанолом, – не вистачить сировини. У нашій державі працюють 5 заводів, які виготовляють пальне з рослин. Сировиною для них є побічний продукт цукропереробки – меляса. Однак виробництво цукру в нашій країні зменшується, і при потребі в 1 млн тонн меляси заводи можуть отримати лише 400 тис. тонн.

Науковці з Інституту харчової біотехнології і генетики НАН України знайшли кращу альтернативу – цукрове сорго. Представник наукової установи Сергій Циганков розповів, що сік рослини містить легкоферментовані цукри, які перетворюються на біоетанол. А стеблі можна використовувати як паливо при виробництві етанолу. При цьому вихід біоетанолу вище у 1,5-2 рази порівняно з кукурудзою та цукровим буряком.

Рослинний дизель

Розробки вітчизняних вчених стосуються не лише бензинових, а й дизельних двигунів. Для останніх, як розповів Сергій Циганков, науковці навчилися виробляти пальне з рижію. Ця рослина здатна вирішити кілька суттєвих проблем.

По-перше, в Україні сьогодні під словом біодизель, скоріше за все, мається на увазі пальне з рапсу. Під цю рослину зайнято більше землі, ніж під пшеницю. По-друге, отриманий врожай відправляється за рубіж, оскільки через відсутність законодавчих стимулів перероблювати рапс у пальне в Україні не вигідно. Переробка рижію в дизель може зробити виробництво палива рентабельним і скоротити необхідні площі у 1,5-2 рази, адже ця культура дає більше масла.

Генетичне редагування для більшої врожайності

Аграрії з давніх часів підвищують врожайність, редагуючи гени. Їм цей процес більше відомий як селекція, яка вимагає вирощування кількох поколінь та поступовий відбір особин із найбільш придатними властивостями.

Науковці з Інституту фізіології рослин та генетики пропонують заощадити час та безпосередньо редагувати ДНК сучасними технологіями. Як розповіла Олена Тищенко з Інституту фізіології рослин і генетики, вона з колегами вже створила стійкі до зневоднення та засолення види кукурудзи, пшениці, соняшника. З такими сортами аграріям простіше отримувати врожай, адже їм можна менше турбуватися про посіви.

Лецитин українського виробництва

Нашому організму для роботи потрібні десятки хімічних речовин. Однією з найважливіших є лецитин – органічна речовина, що є комплексом фосфоліпідів. Вона працює як паливо для людського організму та є будівельним матеріалом для клітин. Саме тому ця речовина використовується майже всюди – у харчовій промисловості, фармацевтиці, медицині, косметології тощо.

Українці споживають зарубіжний лецитин, але це можна змінити. Інститут харчової біотехнології і генетики презентував проект виробництва цієї речовини на українських заводах. Як сировину фабрики використовуватимуть соняшникову олію. При цьому українська технологія дає стабільніші молекули, ніж ті, що можна отримати з іншої сировини – сої чи яєчного жовтка.

Бактерії українського виробництва на користь рослин

Без мікроорганізмів життя на нашій планеті було б неможливим. Вони живуть усюди: у людському тілі, наприклад, учені нарахували кілька мільярдів бактерій. А в одному грамі ґрунту мешкає 1000000000 мікроорганізмів, які відносяться до 4000 видів. Серед них є корисні, що підвищують родючість, а є ті, що пригнічують. Кількість останніх для вищої врожайності варто зменшувати.

Іван Курдиш з Інституту мікробіології та вірусології ім. Заболотного розповів про препарат «Азогран», який допоможе аграріям понизити кількість шкідливих мікроорганізмів в ґрунті та отримувати більший врожай. Продукт створений на основі двох бактерій – Azotobacter vinilandi та Bacillus subtilis. Перша здатна накопичувати азот, який є одним із найважливіших елементів для рослин. Друга генерує багато речовин, з амінокислотами, полісахаридами та навіть антибіотиками включно.

«Азогран» уже довів свою ефективність. Він покращує врожайність у середньому на 18-37%. Наприклад, якщо додати його в ґрунт, тоді троянди краще ростуть на 26-47%, ячмінь – на 16-18%, пшениця озима дає на 20% більше врожаю, помідори – на 37%.

Ефективніше добриво для рослин

Хоча в земній атмосфері близько 80% азоту, і він є дуже важливим для рослин, вони не можуть його споживати. Їм необхідно, щоб він був у складі інших речовин, наприклад, азотної селітри. Щоб отримати тонну сої на поля, необхідно внести близько 100-120 кілограмів цієї речовини. Але такі хімічні добрива шкодять навколишньому середовищу.

Павло Маменко з Інституту фізіології рослин та генетики презентував продукт «Ризостим». Це біологічно активне добриво, яке не забруднює довкілля. При цьому після збирання врожаю на полі залишається близько 50-100 кг азоту, і при наступному посіві можна вносити менше речовин. «Ризостим» також підвищує врожайність на 10-18%, а коштує до 20 разів менше за мінеральні добрива. Він також удвічі дешевший за подібні аналоги.

Мікроелементи на нанотехнологіях

Рослинам для хорошого росту необхідно отримувати й інші мінерали – всього близько 20 мікроелементів. Але українські аграрії використовують препарати, що підгодовують посіви лише 7 мікроелементами.

Олег Стасик з Інституту фізіології рослин і генетики НАН України презентував препарати, які забезпечать рослини 21 мікроелементом. Вони виготовляються в хелатованій формі, тобто мікроелементи з’єднані з органічними молекулами. Так рослини можуть їх краще засвоїти і дати на 5-15% більше врожаю.

Отримати такі препарати звичними хімічними методами складно. При цьому під час виготовлення використовуються синтетичні кислоти, через що кінцевий продукт виходить токсичним для рослин. Усунути ці недоліки наші науковці змогли за допомогою нанотехнологій. Вони перевели мікроелементи в наноформу, в якій ті активніше поєднуються з органічними кислотами. Останні виробляють і самі рослини, тому є безпечними.

Безпечніші добрива та мінерали

Мінеральні добрива, які використовують фермери, часто не лише забруднюють середовище, а й шкідливі для самих рослин. Наприклад, при потраплянні на листя та стеблі викликають опіки. Тому агрономам доводиться витрачати більше часу, щоб вносити добрива максимально близько до коренів.

Віктор Швартау з Інституту фізіології рослин та генетики презентував покращені добрива на основі карбаміду. Вони нефітотоксичні – їх можна більш вільно вносити на поля, не боячись опіків у рослин. Розробка вже тестується близько 5 років, і в неї навіть був покупець – фірма із Росії. Але вона не встигла її придбати.

Швартау також розповів про мікроелементні препарати для рослинництва. З ними врожайність зростає на 5-12 %, рослини менше хворіють і краще засвоюють добрива. Це підвищує рентабельність фермерства на 5-15%.

Безпечніша боротьба зі шкідниками

Окрім внесення добрив для більшої врожайності рослини необхідно також захищати від бур’янів. Через ці шкідники врожайність знижується на 20-50% для суцільних посівів і на 40-80% для посівів просапних культур.  Для боротьби використовується отрута – гербіциди. Але до популярних подібних препаратів бур’яни вже звикли, і ефект від них менший.

Євгеній Мордерер із Інституту фізіології рослин та генетики представив комплексні гербіцидні препарати. Це композиція різних речовин, яка менш токсична для корисних рослин, але дієва проти шкідників.

Корисні бактерії для тваринництва

Мікроорганізми мають велике значення не лише для рослин, а й для тварин. Правильна мікрофлора сприяє здоров’ю, швидкому росту, стійкості поголів’я. Забезпечити її можна за допомогою спеціальних препаратів – пробіотиків.

Лариса Сафронова із Інституту мікробіології та вірусології представила пробіотичний препарат «Ендоспорин». Він складається з двох штамів бактерій та забезпечує:

• профілактику і лікування гострих шлунково-кишкових захворювань;
• профілактику і лікування дисбактеріозів у тварин і птиці;
• підвищує імунітет тварин;
• зберігає поголів’я;
• покращує засвоєння корму;
• профілактику і лікування гнійних інфекцій.

При цьому «Ендоспорин» дешевший за іноземні аналоги з двома культурами бактерій та кращий за вітчизняні препарати, які мають лише одну культуру.

Ефективніше годування птиці

Надія Жолобак із Інституту мікробіології та вірусології розповіла, що життя на птахофермі – це великий стрес для птиці. Подолати його та зробити поголів’я більш здоровим можна за допомогою кормової добавки «Наноцерій». Це наночастинки діоксиду церію, властивості яких учені вивчають вже понад 10 років. Ця речовина має багато корисних властивостей: протипухлинні, антивірусні, антиоксидантні тощо. Наночастинки також пригнічують шкідливі мікроорганізми.

Біфідобактерії для тварин

Одними з корисних мікроорганізмів є лакто- та біфідобактерії. Без них не обходяться люди, тварини та навіть риби. Адже ці бактерії не лише нормалізують мікрофлору, а й підвищують імунітет.

Науковці з Інституту мікробіології та вірусології створили на основі лакто- та біфідобактерій препарат «Пробіфт», про який на зустрічі TechToday Hub розповіла співробітник установи Лідія Бебенко. Вона розповіла, що його використання, наприклад, на птахофермі, покращує засвоєння корму та робить яйця більш корисними.

Бізнес та наука – перші результати

Після презентацій науковців слово взяв бізнес, який поділився результатами співпраці із вченими. Сніжана Павленко розповідала про ефективний досвід компанії «Ензим-Агро» з впровадження у виробництво інноваційних препаратів розробки Інституту мікробіології та вірусології. Це вже дозволило замістити використання імпортних препаратів великими агрокомпаніями, як наприклад, «Фрідом Фарм». Також Світлана розповіла про застосування аналізів ґрунтів та біотехнологічних напрацювань учених для підвищення результатів агровиробників.

TechToday Hub проводив зустрічі науковців із бізнесом і на інші теми. Перша була присвячена інфраструктурним розробкам. Наступною темою була медицина, а потім – екологія. У лютому TechToday Hub об’єднав учених і бізнесменів навколо енергетики. Він збиратиме фахівців і на інші теми – детальніше можна дізнатися з графіку заходів, що опублікований в матеріалі  про сам проект.