Биофортификация растений сегодня крайне актуальна в связи с расширением посевных площадей подсолнечника и технических культур, истощающих почву за счет колоссального выноса питательных веществ, особенно азота, калия и фосфора (вынос составляет с 1 ц урожая – 4-6 кг азота, 2-5 кг фосфора, 10-12 кг калия, 1,7 кг магния и 3 кг серы). В процессе производства остаётся большое количество отходов, которые являются трудногидролизуемыми и требуют инновационных решений для их переработки и реверсного (обратного) возвращения в качестве питательного компонента в почву.

Проект направлен на решение одной из важнейшей научной проблемы – необходимость разработки технологий переработки трудногидролизуемых отходов на основе принципов био- и циркулярной экономики, минимизируя отходы и используя продукты переработки отходов. Актуальность решения указанной научной проблемы состоит в быстром росте темпов накопления твердых отходов в сельском хозяйстве, связанных с этим экологических последствий, а также необходимости создания устойчивых к внешним воздействиям агропродовольственных систем. Перспективным решением данной проблемы представляется переработка отходов сельского хозяйства путем вермикомпостирования с использованием побочных продуктов для биофортификации антропогенно нарушенных почв, что позволяет решить проблему истощения почв и получить качественную продукцию растениеводства. Предложенный подход на основе вермикомпостирования позволит стабилизировать и перерабатывать отходы путем биоконверсии дождевыми червями, а конечный продукт будет направлен на биофортификацию растений. Это имеет решающее значение для перехода к процессу с нулевым уровнем отходов и обеспечению продовольственной безопасности путем получения урожая сельскохозяйственных культур высокого качества.

Реализация Проекта позволит создать природоподобную технологию переработки сельскохозяйственных отходов в замкнутом цикле при вермикультивировании с получением продуктов полифункционального назначения, в том числе для биофортификации. Биофортификация растений крайне актуальна в контексте нарастающего ухудшения состояния почвы из-за её интенсивного использования, а также увеличения площади под посевы подсолнечника и использование вермикомпоста в таком случае позволит обеспечить необходимыми минеральными элементами для производства пищевой продукции с высокой питательной ценностью.

В ходе выполнения Проекта будут разработаны подходы к созданию биотехнологии получения в ходе вермикультивирования отходов сельского хозяйства в замкнутом цикле новых препаратов для биофортификации в растениеводстве, в частности функционализированных гуминовых кислот. Будут предложены оптимальные технологии обработки отходов и модификации получаемых гуминовых кислот для получения наибольшего выхода хозяйственно ценных продуктов червей Eisenia fetida и создана база данных их состава и свойств. Будет установлена взаимосвязь биологических свойств получаемых продуктов вермикультивирования от их физико-химических характеристик и условий получения.

Сегодня потенциал для оптимизации процессов вермикомпостирования отходов и создания замкнутых мультитрофных систем на их основе еще не всесторонне изучены. Ожидается, что наши исследования послужат отправной точкой для разработки методов вермикомпостирования, направленных на разработку методических подходов к созданию систем переработки отходов сельского хозяйстве на основе замкнутой мультитрофной системы, отвечающий современным тенденциям в области биоэкономики и биоинженерии. Результаты работы могут быть использованы для создания коммерческого продукта для улучшения роста сельскохозяйственных культур, а также их биообогащения биогенными элементами и биологически активными веществами, при выращивании в условиях гидропоники, торфогрунта или других субстратов в тепличных хозяйствах или сити-фермах на государственных предприятиях, а также предприятиях мелкого и среднего бизнеса.