Kokogel z SGGW

Kokogel

Kokogel to granulowany nawóz, opracowywany w ramach projektu kierowanego przez dr. inż. Arkadiusza Matuszewskiego z Katedry Biologii Środowiska Zwierząt Wydziału Biogospodarki i Systemów Żywnościowych SGGW, wytwarzany na bazie zużytej ściółki drobiowej zawierającej polimer superabsorbujący, czyli hydrożel. Sam hydrożel jest stosowany już podczas odchowu kurcząt brojlerów – dzięki swoim właściwościom wpływa na gospodarkę wodną ściółki, co może poprawiać warunki panujące w środowisku odchowu, a tym samym dobrostan zwierząt. Po zakończeniu odchowu materiał ten staje się cennym surowcem do dalszego przetworzenia i produkcji nawozu. Powstały granulat jest następnie wzbogacany konsorcjum mikroorganizmów promujących wzrost roślin.

Hydrożele nie są nowym rozwiązaniem i są dostępne na rynku, m.in. jako produkty stosowane w rolnictwie i ogrodnictwie w celu zwiększania retencji wody w glebie. Dostępne są również różnego rodzaju nawozy organiczne i organiczno-mineralne wytwarzane z nawozów naturalnych, w tym pomiotu drobiowego. Elementem wyróżniającym Kokogel jest jednak połączenie tych rozwiązań w jeden ciąg technologiczny – hydrożel jest najpierw wykorzystywany w ściółce podczas odchowu drobiu, a następnie, wraz ze zużytą ściółką, staje się składnikiem surowca do produkcji granulowanego nawozu, który dodatkowo wzbogacany jest o wyselekcjonowane mikroorganizmy promujące wzrost roślin.

Nie chodzi więc o stworzenie samego hydrożelu – tego rodzaju materiały były znane wcześniej – ale o opracowanie nowego sposobu jego wykorzystania i zagospodarowania w całym cyklu łączącym produkcję drobiarską z produkcją roślinną. Takie podejście pozwala wykorzystać właściwości hydrożelu dwukrotnie: najpierw podczas odchowu ptaków, a następnie w nawozie stosowanym w glebie. Rozwiązania opracowane w ramach projektu stały się już przedmiotem zgłoszeń patentowych. Nazwa „Kokogel” powstała na potrzeby projektu i nawiązuje do dwóch podstawowych elementów tej koncepcji: produkcji drobiarskiej („koko”) oraz obecności hydrożelu w produkcie nawozowym („gel”).

Receptura Kokogelu

Naukowcy opracowali prototyp nawozu wytwarzanego ze zużytej ściółki zawierającej hydrożel. Materiał został odpowiednio przetworzony, a następnie poddany granulacji. W kolejnym etapie na gotowy granulat naniesiono wyizolowane i uprzednio zidentyfikowane drobnoustroje należące do tzw. PGPB (Plant Growth-Promoting Bacteria). Receptura nawozu została więc opracowana, a obecnie trwa jej walidacja w kolejnych doświadczeniach.

Właściwości Kokogelu

Zastosowanie superabsorbentu polimerowego na etapie odchowu kurcząt, dzięki jego zdolności do pochłaniania i wiązania znacznych ilości wody, wpływa na właściwości ściółki i warunki środowiskowe ptaków. W przeprowadzonych badaniach obserwowano m.in. ograniczenie stężenia amoniaku oraz poprawę wybranych wskaźników dobrostanu kurcząt, w szczególności stanu podeszew stóp, bez pogorszenia wyników odchowu.

Po zakończeniu odchowu zużyta ściółka zawierająca hydrożel jest wykorzystywana jako surowiec do produkcji Kokogelu. Powstały nawóz łączy wartość nawozową materii organicznej i zawartych w niej składników pokarmowych z właściwościami hydrożelu związanymi z zatrzymywaniem wody. Dodatkowo granulat jest wzbogacany wyselekcjonowanymi mikroorganizmami promującymi wzrost roślin, które wykorzystują nośnik węglowy.

Celem jest uzyskanie nawozu, który nie tylko dostarcza roślinom składników pokarmowych, ale również korzystnie wpływa na właściwości gleby, jej gospodarkę wodną oraz wzrost i rozwój roślin, w tym na ich funkcjonowanie w warunkach niedoboru wody.

Etap projektu

Projekt znajduje się obecnie na etapie badań rozwojowych. Naukowcy zakończyli już zasadniczy etap badań aplikacyjnych, który obejmował zarówno prace związane z wykorzystaniem hydrożelu w ściółce drobiowej, jak i opracowanie oraz ocenę właściwości nawozu powstałego na jej bazie.

W pierwszej części projektu przeprowadzili doświadczenia na kurczętach brojlerach, w których oceniali różne dawki hydrożelu oraz jego wpływ na właściwości ściółki, warunki środowiskowe w budynku, dobrostan i wyniki odchowu ptaków. Następnie opracowali prototyp granulowanego nawozu oraz skład konsorcjum mikroorganizmów promujących wzrost roślin. Badali m.in. przeżywalność tych mikroorganizmów po naniesieniu na granulat, co było istotne dla opracowania końcowej receptury produktu.

Kolejnym elementem były doświadczenia roślinne. Naukowcy oceniali wpływ opracowanego nawozu na wzrost i fizjologię roślin modelowych – pszenicy i sałaty – zarówno w warunkach optymalnego uwilgotnienia jak i stresu suszy. Badania obejmowały również ocenę jakości

uzyskanego plonu oraz szeroki zakres analiz gleby, pozwalających określić wpływ nawożenia na jej właściwości.

Obecnie realizują etap badań rozwojowych, w tym doświadczenia polowe, których celem jest zweryfikowanie skuteczności opracowanego nawozu w warunkach zbliżonych do praktyki rolniczej.

Równolegle, wyniki projektu są upowszechniane poprzez publikacje naukowe, udział w konferencjach oraz działania promocyjne i informacyjne. W ramach projektu dokonano już zgłoszeń patentowych dotyczących opracowanych rozwiązań, co stanowi ważny element ochrony powstałej własności intelektualnej. Kolejnym krokiem, obok zakończenia badań rozwojowych, będzie ocena możliwości dalszego rozwoju technologii oraz jej potencjalnego wdrożenia w praktyce.

Skład zespołu

Projekt realizowany jest przez interdyscyplinarny zespół badawczy, którego kompetencje obejmują kilka uzupełniających się dziedzin nauki – zootechnikę i produkcję drobiarską, mikrobiologię, gleboznawstwo oraz fizjologię roślin. Taki skład zespołu wynika z charakteru projektu, który łączy zagadnienia związane z produkcją zwierzęcą, zagospodarowaniem materiałów pochodzenia organicznego, nawożeniem, właściwościami gleby oraz odpowiedzią roślin na zastosowane rozwiązanie.

Kierownikiem projektu jest dr inż. Arkadiusz Matuszewski, zootechnik zajmujący się produkcją drobiarską, dobrostanem ptaków oraz rozwojem zrównoważonych rozwiązań w produkcji zwierzęcej. Jest autorem koncepcji projektu i odpowiada za jego koordynację.

W skład zespołu badawczego wchodzą również:

dr inż. Agata Lange – mikrobiolog, odpowiedzialna za przygotowanie konsorcjów mikroorganizmów, mikrobiologiczne wzbogacanie nawozu oraz ocenę mikrobioty gleby;

dr Katarzyna Ciąćka – fizjolog roślin, badająca wpływ nawozu na fizjologię roślin, w tym ich odpowiedź na stres suszy;

dr Paweł Staszek – fizjolog roślin, odpowiedzialny za prowadzenie doświadczeń roślinnych oraz za analizy fizjologiczne i biochemiczne;

dr Artur Pędziwiatr – gleboznawca, odpowiedzialny za ocenę wpływu nawożenia na właściwości gleby,

a także: dr hab. Sławomir Jaworski, prof. SGGW; dr Damian Bień i mgr Wiktoria Cieśla.

Interdyscyplinarność zespołu jest jednym z istotnych elementów projektu, ponieważ pozwala analizować opracowywane rozwiązanie na kolejnych, wzajemnie powiązanych etapach – od zastosowania hydrożelu podczas odchowu drobiu, przez zagospodarowanie zużytej ściółki i wytworzenie wzbogaconego mikrobiologicznie nawozu, aż po ocenę jego wpływu na glebę, wzrost i fizjologię roślin oraz jakość uzyskanego plonu. Projekt wpisuje się w założenia biogospodarki, zakładając efektywne wykorzystanie materiałów powstających w produkcji drobiarskiej i ich przekształcenie w produkt o wartości użytkowej dla produkcji roślinnej.

dr inż. Arkadiusz Matuszewski – przejdź do profilu naukowca w Bazie Wiedzy SGGW (otwarcie w nowej karcie)
Katedra Biologii Środowiska Zwierząt
Wydział Biogospodarki i Systemów Żywnościowych SGGW

Badania realizowane są w ramach programu LIDER XIV Nr LIDER14/0217/2023. Tytuł projektu: „Kokogel – zastosowanie hydrożeli w produkcji drobiarskiej i opracowanie technologii produkcji nawozu organicznego na bazie obornika drobiowego wzbogaconego aktywnymi dodatkami biologicznymi.”