Скачать... - Агентство по инновациям и развитию

Разработка способа обеззараживания питательных растворов в
гидропонных системах выращивания овощных культур на
агропредприятиях Краснодарского края
Обоснование актуальности проекта:
Постоянно повышающееся потребление продуктов питания приводит
к
необходимости
развития
новых
форм
и
методов
выращивания
сельхозпродукции, обеспечивающих высокую урожайность и качество
продукции. В связи с этим в последнее время в Краснодарском крае широкое
распространение получили тепличные сельхозпредприятия, оснащенные
системами гидропоники.
Гидропоника – это способ выращивания плодовых и декоративных
растений без почвы. Такой метод имеет ряд существенных преимуществ по
сравнению с традиционным почвенным способом выращивания растений.
При
использовании
гидропонных
систем растение
получает
только
необходимые для его роста вещества и определенное количество воды, в
результате не происходит накопления вредных для здоровья потребителя
веществ, а урожайность повышается в несколько раз.
Однако на многих предприятиях агропромышленного комплекса и
малых фермерских хозяйствах, использующих гидропонные системы,
возникает
проблема
заражения
растений
патогенными
грибковыми
заболеваниями. Для решения этой проблемы предлагается альтернативный
инновационный
способ
обеззараживания
питательных
растворов
и
предотвращения грибковых заболеваний без применения фунгицидных
средств и, как следствие, снижение затрат на химическую обработку и
получение экологически чистой продукции.
Цели проекта и основные задачи:
Основная цель проекта - разработка безреагентного способа
обеззараживания
питательных
растворов
и
уничтожения
патогенной
грибковой микрофлоры в гидропонных системах выращивания овощных
культур
на промышленных
и
малых
фермерских
агропредприятиях
Краснодарского края.
Основное содержание:
Сущность предложенного нами способа заключается в обработке
питательного раствора, циркулирующего в гидропонных каналах, в
мембранном электрохимическом окислителе.
В разработанном мембранном электроокислителе в ходе электролиза
протекают электродные реакции при этом образуются перикисные и
надперикисные
соединения,
обладающие
достаточно
высоким
бактерицидным эффектом, а кислород выступает в роли окислителя,
значительно снижая патогенное воздействие грибковой микрофлоры. Кроме
того, вследствие наличия требований технологии по определенно-му уровню
рН питательной среды в электроокислетеле предусмотрена возможность
дополнительного введения в него ионообменной мембраны (в том числе
мембраны с ионами серебра, обладающей бактерицидным действием),
регулирующей уровень рН среды.
Рисунок 1. «Принципиальная схема мембранного электролизатора»
В разрабатываемом аппарате использовались как промышленные, так и
мембраны
разработки
кафедры
Физической
химии.
В
перспективе
планируется производство модифицированных мембран на базе НИИ
Мембран КубГУ.
Рисунок 2. «Процесс обработки мембран»
Установка обладает возможностью задавать и поддерживать в
реальном времени pH питательного раствора. Данная особенность является
следствием необходимости иметь возможность регулировать кислотность
питательного
раствора,
что
является
принципиальным
моментом
в
разработке.
Коллекторные рамки из полипропилена для нашей лабораторной
установки были сделаны на базе Бизнес-инкубатора КубГУ, открытого по
Федеральной программе в 2010 году, на фрезерном станке с ЧПУ, купленным
КубГУ по программе Стратегического развития. С помощью данного станка
появилась возможность обрабатывать детали с высокой точностью и,
благодаря большей автоматизации процесса, в более сжатые сроки.
Рисунок 3. «Процесс обработки полипропилена на фрезерном станке в
Бизнес-инкубаторе КубГУ»
Стоит также отметить, что данный лабораторный электро-мембранный
окислитель собран из комплектующих, тщательно подобранных для работы
именно в режимах предполагаемой эксплуатации данной установки.
Рисунок 4. «Лабораторный аппарат для обработки питательного раствора»
Существует ряд сложностей, с которыми мы столкнулись на этапе сборки
лабораторного окислителя. На начальном этапе, в аппарате, в качестве
жидкостных насосов применены насосы от бытовых стиральных машин.
Электроника,
включая
блок
питания,
подобрана
по
предполагаемым
оптимальным режимам работы. Таким образом, нужны дополнительные
испытания в реальных условиях, чтобы оценить реальные возможности
аппарата в «полевых» условиях и оценить, прежде всего, надёжность
конструкции.
Результаты, достигнутые к настоящему времени
1) разработан
принципиально
новый,
безреагентный
метод
очистки
питательного раствора гидропонных систем;
2) в установке будет использована инновационная биполярная мембрана,
разработанная сотрудниками кафедры Физической химии КубГУ;
3) реализован вопрос повышения урожайности тепличных комплексов и
получения экологически чистой продукции;
4) новая технология имеет хорошие перспективы внедрения, за счёт
привлекательных
экономических
показателей
и
показателей
энергоэффективности. По предварительным оценкам, стоимость обработки
питательного раствора электромембранной установкой в 2 раза ниже, чем
стоимость обработки классическим, реагентным методом.
Оценка рынка, возможные риски и потенциальные
потребители
По оценкам маркетологов, объём рынка средств защиты растений в
РФ – более 1 млрд. долларов. Прежде всего, речь идёт о химических
реагентах фунгицидной природы, использующихся в настоящее время для
борьбы с патогенами.
Среди
основных
рисков
следует
отметить
психологическую
неготовность потенциальных потребителей переходить на использование
оригинальных, отличных от традиционных, технологий.
Для разьяснения преимуществ данного продукта, принципов работы
установки и сравнительной оценки экономических показателей, нами будет
проводиться различная работа, направленная на участие в выставках
регионального и федерального уровня, участие в конференциях различного
уровня, публикация статей в различных журнал научного и научнопопулярного характера, работа через СМИ и сайт в сети интернет.
Для исключения рисков связанных с правом интеллектуальной
собственности
будут
запатентованы
все
возможные
отличительные
особенности продукта.
В
результате
анализа
рынка
установлено,
что
основными
потребителями данного продукта будут малые и крупные аграрные хозяйства,
фермерские хозяйства, а также организации по обслуживанию и разработке
гидропонных
систем.
Некоторые
крупные
агропроизводители
(ЗАО
«Тандер», ООО «Овощи Краснодарского края») уже проявили интерес к
разработке.
Коммерциализуемость научно-технических результатов
За счет невысокой стоимости, простоты конструкции и возможности
быстрой настройки и введения в технологический цикл сельхозпроизводства,
разрабатываемая технология будет востребована как на рынке крупных
агрокомплексов, так и на рынке частных фермерских хозяйств, остро
нуждающихся в недорогом и эффективном методе обработки питательного
раствора.
Данная
производств
на
разработка
создаст
использование
ресурсосберегающих технологий.
условия
для
экологически
переориентации
безопасных
и
Данная разработка является финалистом конкурса БИТ-ЭКО-2013
(«Бизнес Инновационных Технологий»), а также победителем программы
«У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в
научно-технической сфере.
Срок коммерциализации – 2 года.
Выполнение данного проекта будет осуществляться в Кубанском
государственном университете на кафедре физической химии, а так же на
площадке Бизнес-инкубатора КубГУ при активном участии к.х.н., старшего
научного сотрудника Шарафана Михаила Владимировича.
В
дальнейшей
перспективе
планируется
открытие
малого
инновационного предприятия на базе КубГУ, производящие данные
установки. Также возможна продажа технологии или работа с портфельным
инвестором, на условиях постоянного сотрудничества и модернизации
установки.
Проект сметы расходов, предполагаемые источники
финансирования
Капитальные затраты: 1500 т.р.
В том числе:
- Производственные затраты: 600 т.р.
- Продвижение и представительские расходы: 200 т.р.
- Фонд заработной платы: 400 т.р.
- Налог на зарплату (40%): 176 т.р.
- Прочие расходы: 100 т.р.
Предполагаемые источники финансирования:
- Фонд поддержки малых форм предприятий в научно-технической
сфере, программа «У.М.Н.И.К.»: 200 т.р.
- Закупка оборудования Университетом по федеральным программам:
500 т.р.
Дефицит бюджета по состоянию на данный момент: 800 т.р.
Кадровые ресурсы проекта
Проект будет выполнятся на кафедре Физической химии факультета
Химии и высоких технологий, а также на оборудовании Бизнес-инкубатора
КубГУ.
Бизнес-инкубатор КубГУ располагает необходимыми площадями и
имеет минимальный набор оборудования для изготовления первого опытного
образца.
Кафедра Физической химии имеет в своём составе опытных учёных и
консультантов высокого уровня, всегда готовых оказать поддержку и
проконсультировать по актуальному вопросу.
Под
руководством
Виктора
Ивановича
Заболоцкого,
доктора
химических наук, профессора и одного из сильнейших российских
специалистов в области мембранной электрохимии, работает молодой
коллектив учёных и студентов, уже имеющий опыт реализации проектов,
связанных с вопросами водоподготовки и смежных областей.
Предполагаемые конечные результаты, обоснование
социальной значимости
Конечным результатом будет создание успешно функционирующей
системы, которая предполагает: разработку и создание электро-мембранных
установок, реализацию, обслуживание установок, а также возможную
продажу
технологии
сотрудничества.
портфельному
инвестору,
или
другие
формы
Реализация
данной
концепции
позволит
запустить
успешное
производство, которое позволит реализовать научный потенциал работников
науки Кубани, даст возможность получить дополнительное финансирование
Университету
и
коллективу,
даст
возможность
практических навыков и знаний студентам нашего ВУЗа.
получить
больше