Эко‑удобрительные нанокомпозиты на основе целлюлозы из кожуры ананаса для улучшенной доставки питательных веществ

Преобразование фруктовых отходов в питание для растений

Ежегодно фермы и кухни производят горы фруктовой кожуры и остатков, которые в основном попадают в отходы, в то время как фермеры полагаются на химические удобрения, которые часто смываются, не успев быть усвоенными культурами. В этом исследовании рассматривается способ одновременного решения обеих проблем: превращение выброшенной кожуры ананаса и кухонных остатков в умные, экологичные гранулы удобрений, которые питают растения более эффективно и с меньшим вредом для почвы и воды.

Почему удобрения нуждаются в совершенствовании

Современное сельское хозяйство сильно зависит от удобрений, чтобы прокормить растущее мировое население, однако традиционные продукты удивительно неэффективны. Большая часть содержащихся в них азота и фосфора никогда не достигает растений; вместо этого эти элементы выщелачиваются в реки и грунтовые воды или улетучиваются в атмосферу. В результате возникают загрязнённые водоёмы, выбросы парниковых газов и потерянные деньги. В то же время многие страны испытывают проблемы с продовольственной безопасностью и импортируют значительные объёмы основных продуктов. Авторы исследования поставили цель разработать новый тип удобрения, который высвобождает питательные вещества медленно и предсказуемо, соответствуя потребностям культур и сокращая потери в окружающую среду.

Больше ценности из кожуры ананаса

Производство ананасов в Малайзии даёт большие объёмы кожуры и листьев, которые обычно считаются малоценными отходами. Однако эти очистки богаты целлюлозой — прочным растительным волокном, которое можно разложить на крошечные нити, называемые нановолокнами. Команда сравнила два «зелёных» метода извлечения этих нановолокон из измельчённой, высушенной кожуры ананаса: высокоскоростное смешивание и микроволновое нагревание в специальном реакторе. Оба метода дали полезный материал, но подход с микроволнами обеспечил больше нановолокон с более чистой и упорядоченной структурой. Эти свойства делают волокна особенно пригодными для армирования других материалов, наподобие арматуры в бетоне.

Создание умных гранул удобрений

Далее исследователи объединили три ингредиента: нановолокна целлюлозы из ананасовой кожуры, питательное удобрение, изготовленное из кухонных отходов, и биоразлагаемый пластик PBS. Регулируя доли каждого компонента, они получили шесть типов небольших твёрдых гранул. Нановолокна выступали в роли микроскопического каркаса внутри PBS, помогая ему сформировать более прочную и регулярную сеть вокруг удобрения. Лабораторные испытания показали, что одна формула, обозначенная F1, достигла наилучшего баланса. Она разлагалась в почве медленнее, хорошо впитывала и удерживала воду и высвобождала питательные вещества для растений мягко и равномерно, а не единичным выбросом.

Испытание гранул в полевых условиях

Чтобы проверить, действительно ли эти гранулы помогают культурам, команда выращивала кукурузу в горшках, а чили и бамию (окра) в вертикальной системе в теплице. Они сравнивали растения, питаемые стандартными удобрениями, и те, что получали разные формулы гранул. По всем трем культурам гранулы F1 стабильно приводили к более высоким растениям, большим листьям, более зелёной листве и повышенным урожаям. Например, у растений, выращенных с F1, наблюдались увеличения высоты, площади листьев и массы урожая по сравнению с обычными обработками. Измерения зелёности листьев, отражающие содержание хлорофилла и азота, также улучшились, что указывает на то, что питательные вещества с медленным высвобождением эффективно усваивались, а не смывались.

Что это значит для ферм и продовольствия

Проще говоря, это исследование показывает, что кожуру ананаса и кухонные отходы можно превратить в «умные» гранулы удобрений, которые дольше сохраняются в почве и питают растения более бережно и эффективно. Используя биоразлагаемые материалы и питательные вещества, полученные из отходов, такие гранулы предлагают способ снизить сток удобрений, уменьшить частоту и стоимость внесения и лучше использовать сельскохозяйственные и бытовые остатки. При масштабировании такие экологичные удобрения с контролируемым высвобождением могли бы помочь фермерам выращивать больше продовольствия на ограниченных землях, снижая нагрузку на реки, озёра и климат — все ключевые шаги к более устойчивым и безопасным продовольственным системам.

Цитирование: Shariful Juhari, M.H., Luthfi, A.A.I., Saleh, N.M. et al. Pineapple peel cellulose based eco-friendly fertilizer nanocomposites for improved nutrient delivery. Sci Rep 16, 8971 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32774-5

Ключевые слова: удобрение с контролируемым высвобождением, кожура ананаса, наноцеллюлоза, биоудобрение, устойчивое сельское хозяйство