Projekat br: 19013
Naziv projekta: Bioaktivna stakla i staklokeramike za ishranu biljaka

Vreme trajanja: 2008. - 2010.

Finansijer: Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije

Realizator: ITNMS

Rukovodilac: Dr Mihajlo B. Tošić, naučni savetnik ITNMS

Predmet rada:

Cilj ovog projekta je uvođenje novih materijala za ishranu biljaka na bazi bioaktivnih stakala, koji stvaraju preduslove za proizvodnju ekonomski isplative kvalitetne zdrave hrane za domaće tržište, koja bi bila dovoljno konkurentna i na inostranim tržištima.

Bioaktivnim staklima se u zemljište unose i makro i mikroelementi neophodnih za ishranu biljaka. Ovi materijali pokazuju i nove osobine: hemijsku aktivnost u biofluidima-bioaktivnost i prilagođavanje uslovima biofluida-biokompatibilnost. Biološka aktivnost stakla se procenjuje na osnovu njihove rastvorljivosti u rastvorima koji se javljaju oko korena biljki pri ekstrakciji korisnih elemenata iz zemljišta. Rastvaranje stakla je složen proces koji zavisi od više faktora: sastava stakla, pH rastvora, temperature, vremena dejstva rastvora i dr. Pod uticajem ovih rastvora stakla se selektivno rastvaraju. Na primer, u slučaju kiselih rastvora, vodonikovi joni prekidaju kiseonikove veze staklene mreže formirajući na površini stakla sloj silika gela kao novi proizvod procesa nekongruentnog rastvaranja, koji vezuje znatan deo rastvorenih katjona modifikatora. Zatim sledi postepeno rastvaranje katjona modifikatora iz sloja silika gela. U vegetacionom periodu biljaka, komponente koje se izdvajaju iz biostakla se intenzivno troše a njihov nivo u okolini staklenih delića opada zbog čega raste pokretačka sila rastvaranja i proces rastvaranja se intenzivira. Obrnuto, po završetku vegetacionog perioda potrošnja izdvojenih komponenata se smanjuje a njihova koncentracija oko staklenih delića se povećava, pa pokretačka sila rastvaranja opada zbog čega se proces rastvaranja biostakla u zemljištu usporava. Ovo pokazuje da je proces rastvaranja ovih stakala vrlo složen i da se odvija u nekoliko stupnjeva: razgradnja prostorne strukture stakla, izdvajanje strukturnih elemenata iz stakla, njihovo kombinovanje i formiranje novih jedinjenja saglasno njihovim afinitetima i dalje rastvaranje novoformiranih jedinjenja. Zbog toga se pružaju široke mogućnosti da se izborom hemijskog sastava ovih stakala utiče na mehanizme i kinetiku ovih procesa, ostvari njihova kontrolisana rastvorljivost i na taj način programira sadržaj potrebnih elemenata u zemljištu prema vegetacionom ciklusu biljaka. Eksperimenti su pokazali da je za rastvaranje 90% biostakla određenog sastava i granula dimenzija 4-5 mm, u zavisnosti od ostalih faktora, potrebno između 1 i 3.5 godine. Ovo pruža mogućnost da pri korišćenju ovih materijala, njihovo dodavanje zemljištu nije neophodno svake godine, što predstavlja još jednu njihovu značajnu prednost jer smanjuje količinu materijala koji se unosi u zemljište a samim tim i troškove uzgajanja kulture i nivo kontaminacije. Široka oblast promene sastava biostakala pri njihovom dobijanju, pruža mogućnost optimizacije sastava sa aspekta kulture biljaka, osobina zemljišta i klime.

Dosadašnja ispitivanja su takođe pokazala da biostakla imaju pozitivan uticaj i na proces azotofiksacije u zemljištu što je od ključnog značaja za razvoj mikroflore i gajenih kultura. Smatra se da je takvo delovanje uslovljeno formiranjem klastera mikroelemenata na površini granula biostakala. Na taj način, ona povećavaju broj oblika slobodno živećih bakterija koje vezuju azot u zemljištu, mikroorganizama koji razlažu celulozu i drugih koji obezbeđuju proizvodnju nitratnog i amonijačnog azota u obliku koji je prihvatljiv za biljke i povećavaju sadržaj humusa u zemljištu. Biostakla spadaju u klasu niskotoksičnih supstanci koje nisu opasne po zdravlje i život ljudi. Ona nemaju iritirajući uticaj na kožu i oči i ne akumuliraju se u ljudskom organizmu.

Saradnici na projektu:

1. Mr Vladimir D. Živanović, istraživač saradnik ITNMS
2. Dr Snežana R. Grujić, docent TMF
3. Dr Nataša G. Đorđević, naučni saradnik ITNMS
4. Mr Mirko S. Grubišić, istraživač saradnik ITNMS
5. Mr Deana B. Živanović, istraživač saradnik ITNMS
6. Dipl. hem. Snežana N. Zildžović, stručni saradnik