Новости

Россия занимает второе место в мире по запасам древесины и обладает развитой лесоперерабатывающей промышленностью.     В процессе получения древесины на перерабатывающих предприятиях накапливается много отходов, объем которых в России составляет около 2 млн тонн, при этом обрабатывается только 2%, остальное вывозится на короотвалы для хранения. При длительном хранении происходит их частичное разложение, а загрязняющие вещества вымываются осадками и талыми водами в окружающую среду, также на короотвалах могут возникать сложно ликвидируемые пожары. Поскольку старые кородревесные отходы представляют собой сильно увлажненный древесный материал и в различной степени уже подвергшийся процессам микробиологического разложения, наиболее приемлемым методом их утилизации является компостирование. Ученые Пермского Политеха доказали, что процесс компостирования старых отходов из короотвалов возможен, в том числе и при холодной погоде. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Sustainability, 2023.    Для свежих кородревесных отходов существуют такие технологии переработки, как производство древесных плит, активных древесных углей, топливных брикетов. Старые же кородревесные отходы в короотвале уже частично разложились, и производство полезных продуктов из них невозможно. Это обуславливает поиск оптимального экономичного и экологичного варианта их утилизации. Метод компостирования позволит в аэробных условиях за короткое время завершить процесс разложения старой коры и древесных отходов, который уже начался в короотвале.    При компостировании с помощью микроорганизмов происходит разложение отходов органического происхождения. При этом образуются углекислый газ, вода, тепло и гумус, который далее может быть использован как технический грунт или удобрение. Наиболее активно процессы микробиологического разложения протекают при плюсовых температурах окружающей среды в теплое время года. При пониженных температурах потеря тепла может спровоцировать остановку процесса компостирования и промерзание компостной массы. Но в России короотвалы располагаются на территориях, где в течение 5-8 месяцев температура атмосферного воздуха не поднимается выше +10 °С.    Среди существующих технологий полевое компостирование в буртах является наименее затратным и простым в реализации. Однако такой метод в большей степени зависит от условий окружающей среды, которые могут негативно повлиять на процесс. Буртами называют большие насыпи компоста в виде трапеции, покрытые сверху слоем земли. Широко распространено мнение, что компостирование в буртах при холодной погоде невозможно, поскольку компостная масса будет остывать, и процесс остановится.    Ученые Пермского Политеха опытным путем определили, возможно ли компостирование старых кородревесных отходов в холодный период года в буртах на открытой площадке. Для этого провели эксперимент по компостированию на площадке открытого типа в течение 60 дней при температурах атмосферного воздуха от +10°С до -14°С. Авторы отобрали экскаватором 22,3 тонны кородревесных отходов на старом короотвале, доставили на площадку компостирования, добавили минеральные удобрения и разделили на два бурта. Сверху укрыли плотным полотном, чтобы не произошло раздувания, пересыхания верхнего слоя и сохранился воздухообмен и доступ кислорода. Параллельно полевому компостированию ученые для сравнения проводили данный процесс в лабораторных условиях при температуре воздуха 30-35°С. Процесс компостирования исследователи отслеживали по таким показателям как влажность, кислотность среды, температура, химическое потребление кислорода, потери массы при прокаливании, дыхательная активность. Эти показатели непосредственно характеризуют условия и процесс биохимического разложения органического вещества в компосте.    В результате эксперимента ученые заметили, что температура воздуха оказывала влияние на компостную смесь лишь в поверхностном слое буртов на глубине 0,07 метров. В более глубоких слоях явных скачков температуры из-за внешнего похолодания не было. На протяжении всего периода компостирования в толще буртов сохранялась теплая среда, что говорит о наличии микробиологических процессов разложения органики, сопровождающихся выделением тепла.    "По окончании 60 дней компостирования в лабораторных условиях значения физико-химических показателей компостных смесей были близки к значениям показателей после полевого компостирования, что говорит о незначительном отрицательном влиянии холодных температур атмосферного воздуха на процесс полевого компостирования старых кородревесных отходов", – рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Наталья Слюсарь. Ученые отмечают, что согласно ГОСТ состояние компоста пригодно для использования в качестве технического грунта при условии создания противофильтрационных экранов и дренажной системы.    Полученные результаты подтверждают мнение ученых – процесс компостирования старых кородревесных отходов из короотвалов возможен, а холодная температура воздуха оказывает совсем незначительное влияние на процесс, что позволяет применять данный метод, в том числе в холодных климатических условиях, для их оптимальной и эффективной утилизации.

Ученые идентифицируют фрагменты белков, произведенных вымершими гоминидами, с использованием искусственного интеллекта (ИИ) для возвращения молекул из небытия.    Чтобы провести молекулярную "реанимацию", исследователи применили вычислительные методы к данным о белках как современных людей, так и наших давно вымерших родственников - неандертальцев (Homo neanderthalensis) и денисовцев. Это позволило авторам выявить молекулы, способные убивать патогенные бактерии, что может послужить источником новых лекарственных препаратов для лечения человеческих инфекций. "Нас мотивирует идея возвращения молекул из прошлого для решения современных проблем", - рассказывает Сезар де ла Фуэнте, соавтор исследования и биоинженер из Пенсильванского университета. Результаты исследования опубликованы 28 июля в журнале Cell Host & Microbe.    За последние несколько десятилетий темпы развития антибиотиков замедлились, и большинство антибиотиков, которые назначаются сегодня, существуют на рынке уже более 30 лет. В то же время растет число антибиотикорезистентных бактерий, поэтому вскоре потребуется новый источник антибиотиков. Многие организмы вырабатывают пептиды, которые обладают антимикробными свойствами. Несколько антимикробных пептидов, большинство из которых были выделены из бактерий, уже используются в клинической практике.    Белки вымерших видов могут оказаться неиспользованным ресурсом для разработки антибиотиков, к пониманию чего де ла Фуэнте и его соавторы пришли, в частности, благодаря классическому блокбастеру. Мы начали вспоминать "Парк Юрского периода", - говорит он. Вместо того чтобы оживлять динозавров, как это делали ученые в фильме 1993 года, у команды возникла более реальная идея: "Почему бы не оживить молекулы?".    Исследователи обучили алгоритм искусственного интеллекта распознавать места на человеческих белках, где они, как известно, разрезаются на пептиды. Чтобы найти новые пептиды, команда применила свой алгоритм к общедоступным белковым последовательностям - картам аминокислот в белках - H. sapiens, H. neanderthalensis и Denisovans. Затем исследователи использовали свойства ранее описанных антимикробных пептидов, чтобы предсказать, какие из этих новых пептидов могут уничтожить бактерии.    Поиск и тестирование кандидатов в лекарственные препараты с помощью искусственного интеллекта занимает считанные недели. По словам де ла Фуэнте, при использовании старых методов на открытие одного нового антибиотика уходит от трех до шести лет. Исследователи протестировали десятки пептидов на предмет их способности уничтожать бактерии в лабораторных условиях. Затем они отобрали шесть мощных пептидов - четыре от H. sapiens, один от H. neanderthalensis и один от Denisovans - и ввели их мышам, инфицированным Acinetobacter baumannii, являющейся распространенной причиной внутрибольничных инфекций у людей. Все шесть пептидов приостанавливали рост A. baumannii, растущих в мышцах бедра мышей, но ни один из них не убивал бактерии. Пять пептидов уничтожили бактерии, растущие в кожных абсцессах, но для этого потребовался серьезное воздействие. По словам Натанаэля Грея, химического биолога из Стэнфордского университета, использованные дозы были "чрезвычайно высокими".    По мнению де ла Фуэнте, модификация наиболее удачных молекул может привести к созданию более эффективных вариантов. Аналогичным образом, модификация алгоритма может улучшить идентификацию антимикробных пептидов, уменьшив количество ложных срабатываний. "Даже если алгоритм, который мы использовали, не дал потрясающих молекул, я думаю, что концепция и схема представляют собой совершенно новое направление для осмысления открытия новых лекарственных средств", - говорит де ла Фуэнте.    "Идея с точки зрения общей картины интересна", - считает Грей. Но пока алгоритм не сможет предсказывать клинически значимые пептиды с большим успехом, чем сейчас, он не считает, что молекулярная реанимация окажет большое влияние на открытие лекарств. Юэн Эшли, специалист по геномике и точной медицине из Стэнфордского университета, рад новому подходу в малоизученной области разработки антибиотиков. Де ла Фуэнте и его коллеги "убедили меня в том, что погружение в архаичный геном человека - интересный и потенциально полезный подход".