В прошедшем году в России был собран рекордный урожай зерновых. Кроме радости это породило и проблемы: надо суметь его сохранить, а излишки – продать. Для этого зерно должно быть «здоровым» – не зараженным и не обсемененным. Сегодня эту задачу удается решить не всегда. Например, Египет отказался принять 63 тысячи тонн нашей пшеницы, ссылаясь на содержащуюся в ней спорынью – токсичный для человека грибок-паразит. Подобные случаи с самой разнообразной сельскохозяйственной продукцией не редкость. Но выход есть. Он найден на кафедре Э-8.
Проблема национальной биологической и продуктовой безопасности весьма серьезна, – говорит заведующий отделом ЭМ-4.3 НИИ энергетического машиностроения, доцент Александр Камруков. – Продукты загрязнены микрофлорой самых разных типов и степени патогенности. Традиционные методы борьбы не годятся – никто не будет, например, хлорировать продукты питания. От «грязи» гибнут животные. Из-за африканской чумы поголовье свиней в 2015–2017 годах во Владимирской области сократилось со 150 тысяч до 24 тысяч голов. В июле 2018-го птичий грипп был зарегистрирован в Ростовской, Курской, Самарской, Пензенской и Орловской областях. Евросоюз ограничил поставки мяса птицы из России. Примеров еще много, а потери исчисляются миллиардами рублей.
Мы с Валерием Багровым (заместителем директора НИИЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана), побывав во многих НИИ агропромышленного комплекса (АПК), убедились – везде одна проблема: методов борьбы с микробами на всех этапах агропромышленного производства – нет.
Александр Семенович – продолжатель научной школы Николая Павловича Козлова, известного ученого в области физики плазмы, по чьей инициативе в МГТУ им. Н.Э. Баумана были открыты многие новые специализации. В частности, по плазменной медицинской технике и плазменным экологическим технологиям и установкам. Эти направления, по словам Багрова, «оказались широко востребованы. Поэтому мы сейчас “копаем” и в ширину, и в глубину».
Действительно, потенциальных сфер приложения новых технологий, объединенных под общим названием «плазменно-оптические» (ПОТ), – десятки и десятки. Они востребованы и в медицине, и в военной технике, и в АПК, и в ЖКХ… Сегодня мы ограничимся сельским хозяйством.
– Все началось с нашей работы по опреснению и обеззараживанию воды, – вспоминает Камруков. – Делали установку, писали статьи, выступали, и у людей возник интерес. Нас стали спрашивать: «А можно ли с помощью ПОТ сделать то-то и то-то?». Это дало нам дополнительный стимул, открыло новые горизонты возможностей, подсказало интересные направления будущих исследований.
Что такое ПОТ?
Плазменно-оптические технологии основаны на использовании мощных импульсных плазменных источников излучения. Они обладают широким спектром и очень высокой интенсивностью. Это главное, что отличает их от обычного ультрафиолетового излучения, которое тоже обладает бактерицидным действием. Но традиционные УФ-лампы имеют низкую интенсивность, узкий спектр и поэтому не могут решить поставленную задачу так, как этого требует промышленность: не обеспечивают ни высокую производительность, ни обеззараживание.
– Плазменные источники на несколько порядков превышают интенсивность традиционных ламп, – объясняет Александр Семенович. – Раньше их применяли для накачки лазеров. Мы научились использовать их в абсолютно новых режимах. Фактически, это новые источники УФ-излучения. Как оказалось, они обеспечивают практически полное обеззараживание – убивают все микроорганизмы.
Столь же глубокой степени обеззараживания можно добиться с помощью ионизирующих излучений. Но при этом происходит серьезная модификация продукции, мутация белков, изменяются биологические качества продуктов. Ни в пищу, ни в качестве посевного материала использовать их нельзя. УФ-излучение действует только на поверхность обрабатываемого продукта, где и находятся микробы. Оно поглощается в микронных слоях и не затрагивает всю биомассу продукта. Минус этого в том, что, например, зерно надо перемешивать, а мясо – переворачивать.
– Да, это не очень удобно, когда надо переворачивать. Но риск гниения и размножения бактерий настолько снижается, что хранить продукт можно без консервантов, – приводит довод Камруков. – Наша технология из разряда высоких и наукоемких. Она не дешевая, но и эффект не эфемерен – сохранение выращенного урожая, увеличение сроков хранения продуктов, предотвращение или купирование заболеваний скота сторицей покроют понесенные затраты.
Человек настолько загрязнил природу, что пора задуматься о собственном спасении. ПОТ, уничтожая вредоносные микроорганизмы, внесет свою лепту в этот процесс.
Культура и жизнь
– В последнее время все чаще и чаще мы слышим от сельских работников о проблемах защиты животных, растений от болезней; о продлении сроков хранения сельхозпродукции. Но мало только внедрить ПОТ, надо изменить культуру производства, – говорит Валерий Багров. – Проанализируем, к примеру, работу животноводческой фермы. Откуда сюда попадают ящур, чума и любая другая зараза? Конечно, извне. Если по периметру поставить репеллентные установки, разработанные бауманцами, то они отпугнут нежелательных гостей – кошек, собак, грызунов. Во-вторых, надо очистить воздух, воду, корма. Мы уже сейчас можем это сделать. Воздух и воду обеззаразим на 100 процентов, а корма – на 95, если их обрабатывать прямо перед подачей. Конечно, и машины, и механизмы тоже должны быть обработаны.
Третий уровень защиты – внутри. Если какое-то животное заболело, то для предотвращения «обмена микрофлорой» между животными через инфицированный воздух в дело вступают рециркуляционные устройства – они обеззараживают воздух и само помещение, купируя болезнь.
Наконец, четвертый – обеззараживание и очистка выходящих из производственных помещений сточных вод и воздуха, а в зданиях переработки – обработка готовой продукции с целью повышения срока ее хранения.
Кроме этого, разработаны медицинские аппараты для оперативной обработки ран. Медики подтвердили, что они весьма эффективны для ветеринарии.
– Регулярные и тщательно проведенные санитарно-гигиенические мероприятия во многом определяют ветеринарное благополучие животноводческих ферм, комплексов, птицефабрик. Сегодня в качестве профилактических мер используется механический и химический способ обработки помещений. Наше предложение – добавить физический способ обработки, который впервые в мире позволяет снизить все входящие риски, то есть работать в режиме on-line, осуществляя защиту среды обитания животных. Технология поддается оцифровке, что позволяет дистанционно отслеживать технологический процесс. Мы называем это концепцией многоуровневой защиты сельскохозяйственного предприятия, – говорит Багров. – Проект большой, комплексный, затратный. Нуждается в государственной поддержке. Сельское хозяйство у нас сейчас частное. У большинства фермеров нет денег, чтобы купить новую технику и технологию, да и денег на производство оборудования тоже нет.
Но есть надежда. Недавно Владимир Путин дал поручение Генпрокуратуре «провести проверку… по контролю и надзору в сфере обеспечения качества и безопасности зерна, муки, макаронных и хлебобулочных изделий, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, а также других продуктов переработки зерна». А на кафедре Э-8 уже готовы обеспечить качество и безопасность. Требуется лишь поддержка государства.
Не только мечты
Камруков и Багров – не теоретики и не фантазеры. Многие приборы и установки уже доведены до «железа» и успешно апробированы. Например, «Заря».
– Это аппарат импульсного высокоинтенсивного оптического облучения, – говорит Камруков. – Если очень коротко, то он предназначен для лечения ран, воспалений, ожогов, различных кожных заболеваний, для профилактики и лечения ОРЗ, гриппа, ангины. Можно найти и другое назначение. Обрабатывать, например, и руки, и доильный аппарат.
Мне демонстрируют прибор: сервисный блок и лампа с отражателем. 10 секунд, и рана стерильна. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение убивает микробы, а невидимое длинноволновое – стимулирует процесс заживления. Все это в одной вспышке. Сейчас «Заря», которую делают совместно с Рязанским приборостроительным заводом, находится в стадии сертификации.
По заказу израильских специалистов была проведена «работа по винограду». Партию ягоды разделили на три кучки. Одну оставили на столе – товарный вид сохранялся один день. Две других поместили в полиэтиленовые пакеты. Одну «кучку» (прямо в пакете) обработали ПОТ, другую – нет. Пакеты убрали в холодильник. Контрольный образец, не подвергнутый оптической обработке, потерял товарный вид на шестые сутки, обработанный сохранял его в течение 21 суток. Комментарии излишни.
Провели работу с Кубанским институтом. ПОТ и тут продемонстрировала свою эффективность: колорадский жук перестал и есть, и размножаться. Саранча – тоже.
ПОТ ждут рыбаки, пчеловоды, овощеводы и многие другие. Это не выдумка. Все они обращаются к разработчикам, которые вынуждены отказывать, так как производство не налажено. Есть и другие примеры, но зачем их приводить, если приборы существуют в единственном экземпляре.
– Мы видим решение проблем, – говорят разработчики. – Проводим просветительскую работу. Ищем предприятие, которое будет производить оборудование, и организацию, которая будет его монтировать. Это важная государственная задача. По итогам прошлого года экспортная выручка агропромышленного комплекса составила 20,7 млрд долларов США, что на треть больше выручки ОПК – 15,6 млрд. Наши приборы значительно улучшат качество продукции АПК, увеличат сроки ее хранения, уменьшат потери, а объем экспортной выручки станет недосягаемым для оборонного комплекса.
Елена Емельянова
