Сити-ферма в квартире. Компоненты грунта. Пеностекло

Здравствуйте, на связи Сергей, и мы продолжаем говорить о субстратах для выращивания растений. Сегодня речь у нас пойдёт о пеностекле. Это относительно новый материал для аграрного сектора, обладающий уникальными характеристиками. Давайте подробно разберёмся, как сити-фермер может использовать пеностекло в качестве компонента грунта либо моносубстрата.

Немного истории и общее описание

Впервые пеностекло было получено в СССР в 30-х годах прошлого века. Над получением этого материала работал советский учёный, академик Исаак Ильич Китайгородский. Область интересов учёного находилась в сфере производства стекла и других материалов на основе силикатов. Помимо пеностекла, Исаак Львович разработал технологию получения ситаллов — стеклянных кристаллов с особыми свойствами. Люди постарше могут быть знакомы с ситаллами — из них делали очень красивые детские значки.

Независимо от Китайгородского, в 1940-х годах в США компанией Corning Glass Work тоже было получено пеностекло. Изначально технологи компании хотели получить плавающий материал, но, подробнее изучив свойства пеностекла, нашли ему ряд других применений, ведь этот материал обладает рядом уникальных характеристик:

• является инертным материалом — как и обычное стекло, пеностекло неохотно реагирует с большинством химических соединений;
• обладает большой пористостью;
• не выделяет никаких веществ, безопасно как для животных, так и для растений;
• не разрушается со временем, даже при низких температурах и частых переходах через ноль в условиях повышенной влажности;
• легко обрабатывается механическим путём, может склеиваться;
• пеностекло не любят насекомые и грызуны;
• строительное пеностекло, в отличие от аграрного, не впитывает влагу;
• современные технологии производства позволяют делать из пеностекла детали различной формы;
• обладает очень низкой теплопроводностью и используется в качестве утеплителя.

В СССР существовало четыре завода по производству пеностекла, но массового применения этот материал в нашей стране не нашёл. Причина тому — довольно высокая себестоимость производства. Тем не менее, из него делали как утеплители, так и специальные детали с высокой степенью термоизоляции. В США и Канаде, напротив, пеностекло с 1950-х годов стало применяться довольно активно в частном и промышленном строительстве в качестве утеплителя и наполнения для бетонных изделий. На сегодня мне известно об одном крупном производстве пеностекла в России. Завод расположен в Калужской области и производит в том числе аграрное пеностекло.

По своему химическому составу, химическим и физическим свойствам пеностекло очень близко к обычным силикатным стёклам, единственное отличие — пузырьки газа в массе материала и отсутствие прозрачности.

Сегодня применяется порошковая технология производства пеностекла. Согласно ей, измельчённое в муку стекло (размер частиц не больше 10 микрометров) смешивается с газообразователем до однородного состояния. В качестве газообразователя используют углерод и другие добавки, которые влияют на итоговые характеристики материала. Далее материал отправляется в специальную печь туннельного типа. В печи в ходе нагрева массы до температуры от 800 до 1200 градусов стеклянная масса начинает размягчаться, а углерод из смеси окисляться. В ходе окисления углерода образуются СО₂ (углекислый газ) и СО (угарный газ). Газы постепенно начинают выходить из смеси, образуя в ней полости и пузырьки и превращая плотное стекло в пористый материал. Добавляя к смеси различные химические вещества, мы можем менять свойства конечного продукта. Так, кстати, и было получено аграрное пеностекло.

Для нужд аграрного сектора пеностекло выпускают в виде щебня, колотого и галтованного, а для других нужд из пеностекла производят плиты, блоки и готовые детали, но самое массовое применение имеет всё-таки щебень разных фракций.

Пеностекло можно производить из вторичного сырья, в дело идёт практически любой стеклобой. И это здорово! Ведь вторичное использование любых материалов позволяет меньше загрязнять нашу планету.

Можно ли использовать строительное пеностекло в качестве субстрата для растений?

Изначально в качестве субстрата для выращивания растений начали использовать именно строительное пеностекло. Но строительное пеностекло имеет несколько существенных недостатков для использования в качестве субстрата для растений. Дело в том, что для вспенивания строительного пеностекла используют в основном кокс, известняк и мрамор. В ходе производства получается материал с замкнутыми порами, то есть каждый пузырёк газа отделён от других. Из-за этого материал имеет меньшую развёрнутую площадь и низкое влагопоглощение.

Для вспенивания аграрного пеностекла используют карбонаты — соли угольной кислоты. Благодаря им в массе пеностекла создаются сообщающиеся поры, способствующие большему влагопоглощению. Второй отличительной особенностью пеностекла является его повышенная химическая стойкость. Аграрное пеностекло спокойно переносит постоянное воздействие удобрений. На практике в качестве компонента субстрата можно использовать строительное пеностекло, но делать это не рекомендуется в силу указанных выше причин. Хотя и для разрыхления почвы и для гидропоники есть довольно большой опыт использования строительного пеностекла. Аграрное пеностекло лучше подходит для выращивания растений, на нём они чувствуют себя лучше и дают большие урожаи, чем при выращивании на строительном пеностекле.

Как сити-фермер может использовать аграрное пеностекло

Помимо указанных выше свойств пеностекла для аграрной отрасли можно выделить и другие его плюсы:

• Химическая нейтральность. Правильно подготовленное пеностекло не взаимодействует ни с водой, ни с удобрениями, ни с другими компонентами грунта. Пеностекло не меняет pH среды, ничего не забирает и не отдаёт в окружающую среду. Вернее сказать так: у пеностекла есть определённая влагоёмкость, у аграрного пеностекла она довольно большая. Пеностекло может забирать влагу из окружающей среды, но по мере высыхания субстрата оно будет отдавать эту влагу обратно, никаких химических реакций при этом происходить не будет.
• Бионедоступность. Пеностекло — неорганический материал, никакие живые существа не используют его в пищу. На чистом пеностекле не развиваются бактерии, вирусы и грибы. Хотя на поверхности субстрата из пеностекла, если на него попадает свет, могут развиваться зелёные или коричневые водоросли.
• Большая влагоёмкость. Это свойство пеностекла актуально в субстратных смесях. Есть опыт применения пеностекла в открытом грунте в засушливых регионах в качестве аккумулятора влаги. Его добавляют в лунки во время посадки растений. Вбирая воду из окружающей среды, пеностекло постепенно отдаёт его растению.
• Высокая прочность. Пеностекло — довольно твёрдый материал, разрушается оно в основном от механических воздействий. Как вы понимаете, субстрат, как правило, не подвергается механическим воздействиям, кроме тех моментов, когда он смешивается и фасуется по посадочным ёмкостям.
• Высокая пористость. Это свойство пеностекла хорошо не только для удерживания воды. Если пеностекло используется как компонент субстрата, то в его порах остаётся воздух. Благодаря этому субстрат становится рыхлым и наполненным воздухом, из которого растение, кстати, может усваивать корнями кислород.
• Стимулирование корнеобразования. Нет, пеностекло не действует на растение как фитогормон, всё намного проще. Корни растения, упираясь в кусочек пеностекла, начинают ветвиться и огибать его, тем самым растение наращивает корневую массу, которая помогает ему лучше усваивать питательные вещества.

Уникальные свойства пеностекла позволяют применять его в различных технологиях выращивания растений. Давайте перечислим основные.

Пеностекло можно использовать:

• В качестве единственного элемента субстрата при выращивании растений гидропонным способом. При гидропонном выращивании растений субстрат несёт лишь опорную для растения функцию. То есть растение прикрепляется корнями к субстрату и сохраняет своё вертикальное положение. В гидропонике применяют и другие субстраты, например базальт или керамзит. Базальтовый субстрат, как правило, применяется для выращивания только одного цикла растений, его не используют повторно. Отработанный базальт требует специальной утилизации, что может быть довольно затратным мероприятием. Долгое время керамзит оставался одним из самых дешёвых и распространённых субстратов для гидропоники. Но керамзит тоже имеет ряд недостатков. Например, его нельзя назвать химически нейтральным. Керамзит разрушается со временем, особенно во влажной среде. Хотя для выращивания растений керамзит можно использовать повторно после промывки. При этом нужно убирать шарики керамзита, которые начали разрушаться. При больших объёмах выращивания эта процедура может отнимать много времени и сил. Пеностекло, в отличие от базальта и керамзита, может использоваться сколько угодно циклов выращивания, пока сохраняет свою форму.
• В качестве единственного элемента субстрата для выращивания некоторых растений. Особой популярностью пеностекло пользуется у любителей орхидей. У орхидей довольно интересный тип питания. Субстрат им нужен в основном для фиксации себя в пространстве. А питательные вещества они получают при поливе. Пеностекло отлично подходит для этого. Оно имеет достаточную массу, чтобы удерживать растения и влагоёмкость для их питания. По сути, такой способ выращивания похож на упрощённую гидропонику. И на чистом аграрном пеностекле можно вырастить любое растение, обеспечив ему необходимое питание вместе с поливом, например, используя капельную систему.
• В качестве компонента субстрата. Пеностекло можно применять для создания различных почвосмесей. В субстрате пеностекло служит разрыхлителем, аккумулятором влаги и воздуха. Рецептов почвосмесей с пеностеклом довольно много, в конце статьи я приведу некоторые в качестве примера.
• В качестве влагоудерживающего агента. Этот пункт соотносится с предыдущим. Аграрное пеностекло имеет высокую влагоёмкость. Для повышения влагоёмкости грунта в него добавляют от 10 до 20% пеностекла мелкой фракции с размером ячеек от 0,5 до 5 мм.
• В качестве дренажа. Пеностекло не теряет свою форму, не слёживается, так что его вполне можно использовать в качестве дренажа. Правда, такой дренаж получится несколько дороговатым. Обычно в качестве дренажа используют пеностекло, прошедшее много циклов выращивания и уже негодное для других целей. Такое «отработанное» пеностекло подойдёт и для создания почвосмесей.
• В качестве инсектицида. Пеностекло — очень жёсткий материал с довольно острыми краями. Кроме того, мелкие частички пеностекла, попадая в грунт, делают его очень неприятным для насекомых. Например, дождевым червям не нравится субстрат, в котором больше 15–20% пеностекла. Для борьбы с поверхностными насекомыми вроде нематод, земляных комариков и мошек можно использовать фракцию пеностекла от 0,8 до 3 мм. Обычно для борьбы с насекомыми пеностекло перемешивают либо со всем объёмом субстрата, либо укладывают сверху кашпо перемешанный с ним субстрат на толщину 3–5 см и поверх этого слоя насыпают ещё около 2–3 см чистого пеностекла. Как бы комично это ни звучало, но насекомые, выходя из такого грунта, испытывают сильный дискомфорт (хочется сказать: царапаются об острые края пеностекла 😊), а далее просто не могут попасть обратно, поскольку пеностекло на поверхности они не принимают за родную для себя почву. В этом плане пеностекло очень похоже на диатомит, о котором я рассказывал раньше, и даже несколько превосходит его.

• В качестве субстрата для проращивания семян. Семена и всходы некоторых растений очень восприимчивы к бактериям и грибам, некоторые из них очень плохо чувствуют себя на органических субстратах (грунт, торф, коксовое волокно) в первые дни жизни, пока у них не заработает иммунитет. Пористость и влагоёмкость аграрного пеностекла и отсутствие в нём питательных веществ для патогенов делают его идеальным субстратом для проращивания таких семян. Чтобы прорастить семена, поместите в контейнер пеностекло мелкой фракции слоем 3–5 см. Уложите семена поверх пеностекла и засыпьте им же, слоем толщиной от 5 мм до 2 см. Если семена растения прорастают на поверхности почвы, не засыпайте их. После хорошо увлажните пеностекло, накройте контейнер и ждите всходов.
• В качестве субстрата для укоренения. Укоренять черенки растений можно как в чистом пеностекле, так и в различных смесях с его содержанием. При укоренении очень важно обеспечить постоянную влажность и воздухопроницаемость субстрата. Для укоренения используют смесь фракций аграрного пеностекла от 3 до 5 мм. В смесь для укоренения могут быть добавлены перлит, вермикулит и другие компоненты, в том числе органические, например торф или кокосовый субстрат.
• В качестве украшения. В последнее время пеностекло начинают использовать в качестве элемента ландшафтного дизайна. Для этих целей используют пеностекло крупной фракции от 3 до 10 см. Ни холод, ни жара, ни прямое воздействие солнечной радиации не влияют на свойства пеностекла, и оно может украшать сад долгие годы. Мелкой фракцией пеностекла можно засыпать поверхность кашпо, закрывая почву, это тоже может добавить стиля вашим комнатным растениям и поможет дольше сохранять влагу. Строительное пеностекло выпускается в нескольких цветах — беловато-сером, зелёном и тёмно-коричневом. Цвет пеностекла определяется исходным сырьём. Аграрное пеностекло массово выпускают в беловато-сером цвете, но можно найти и зелёные, и красноватые оттенки, правда, стоит такое цветное пеностекло дороже бело-серого. Некоторые производители окрашивают пеностекло как, например, мраморную крошку в разные яркие цвета. Такое пеностекло придаст индивидуальность вашему интерьеру или экстерьеру, но использовать его можно только на поверхности грунта как элемент дизайна.
• В качестве субстрата для микрозелени. Пеностекло удерживает воду и даёт опору молодым росткам. Но используют аграрное пеностекло для выращивания микрозелени только в том случае, если её реализация производится в срезанном виде. Дело в том, что аграрное пеностекло довольно дорогой материал, особых плюсов конечному потребителю микрозелени оно не даёт. Но плюсы получает сити-фермер, ведь после каждого цикла выращивания пеностекло можно промыть, очистить от корней и использовать снова. И тут с пеностеклом не может конкурировать ни один другой материал. На базальтовых и кокосовых ковриках можно провести лишь несколько циклов выращивания, и их тяжело очищать от корней. А перлит и вермикулит тяжело промывать в силу их очень лёгкого веса. Но в промышленных масштабах, по моим данным, микрозелень на пеностекле в нашей стране пока не выращивается. Если вы знаете такие производства, пожалуйста, напишите о них в комментариях.

• В качестве основы для создания зелёной кровли. Такой способ применения аграрного пеностекла я нашёл на сайте производителя. Для создания такой кровли подготавливается гидроизоляционный «пирог», сверху которого насыпается слой сначала крупного, а потом мелкого пеностекла и на него высаживаются растения. Зелёные кровли смотрятся очень красиво и являются экологичными. Надеюсь, в будущем их будет появляться всё больше и больше.

Как подготовить пеностекло для гидропоники и выращивания растений на субстратах с ним

Для того чтобы ваши растения чувствовали себя комфортно, пеностекло необходимо подготовить. Процедура подготовки пеностекла одинакова как для гидропоники, так и для других способов выращивания.

Первым делом пеностекло нужно промыть для удаления пыли и других загрязнений. Пеностекольная пыль может немного подщелачивать субстрат в начале использования. Чтобы избежать колебаний pH гидропонного раствора или субстрата её необходимо убрать.

Хоть пеностекло химически нейтрально, я бы рекомендовал перед использованием проверить его pH. Для этого необходимо взять чистую воду, желательно после осмоса, и замерить её pH. Запоминаем этот показатель и заливаем пеностекло нашей водой. Оставляем на 30–60 минут и по прошествии этого времени снова замеряем уровень pH. Если показатель pH изменился, можно либо ещё промыть пеностекло и повторить процедуру измерений, либо непосредственно в ёмкости с водой и пеностеклом выровнять pH, используя готовые растворы pH+ для поднятия уровня pH, или pH– для его снижения.

Последнее время я с большим удовольствием использую растворы pH+ и pH– от компании Simplex. Да, они стоят дороже, чем ортофосфорная кислота (H₃PO₄) и калий углекислый (K₂CO₃), которые я использовал раньше. Но пользоваться растворами pH+ и pH– от компании Simplex куда удобнее, поскольку регулировка pH с ними происходит очень плавно. Кроме того, раньше мне постоянно приходилось следить за тем, чтобы не пролить ортофосфорную кислоту, и за тем, чтобы углекислый калий не набирал влагу из воздуха, теперь этих проблем нет. Пеностекло можно считать готовым для использования после того, как вода, которой оно залито, не меняет показатель pH в течение 60–90 минут.

После этих двух несложных процедур ваше пеностекло будет готово как для выращивания гидропонным способом, так и для использования его в субстратных смесях. Но я расскажу про ещё один приём, который позволяет сделать влагоёмкость аграрного пеностекла максимальной.

Как увеличить влагоёмкость аграрного пеностекла

Пеностекло имеет поры разного размера, и некоторые из них настолько малы, что вода в них не проникает, и они остаются наполненными воздухом. В этих порах, кстати, могут селиться полезные почвенные организмы. И такая пористость делает пеностекло плавучим. Чтобы удалить воздух из пеностекла, выполните следующие шаги:

1. Поместите пеностекло в термостойкую ёмкость и залейте водой так, чтобы она покрывала пеностекло минимум на 3–5 см.
2. Поместите ёмкость на плиту, доведите до кипения и прокипятите пеностекло в воде в течение 5–10 минут.
3. Быстро слейте воду и сразу же залейте пеностекло холодной водой. Чем ниже будет температура воды, тем лучше, можно добавить лёд.

В результате этой процедуры сначала при кипячении поры пеностекла расширятся, и часть воздуха выйдет, а при резком охлаждении пеностекла его поры сожмутся и выдавят остатки газов. Такое пеностекло уже будет полностью тонуть в воде и работать как мощная губка. Таким способом готовят субстрат для гидропоники, чтобы он не всплывал и был статичен.

Минусы пеностекла для выращивания растений

Идеальных субстратов не существует, и, как у любого материала, у пеностекла есть минусы:

1. Высокая стоимость. Для сравнения откройте любой маркетплейс и сравните цены на одинаковый объём пеностекла, керамзита и перлита. Пеностекло будет как минимум в два раза дороже этих материалов. Такая цена пеностекла обусловлена дороговизной его производства. Но при выборе компонентов субстрата учитывайте их долговечность. Пеностекло выдержит как минимум в 10 раз больше циклов выращивания, чем, например, керамзит, и в конечном итоге его использование окажется выгоднее.
2. Риск для здоровья. При правильном обращении с пеностеклом оно абсолютно безопасно. Пожалуйста, учитывайте следующие моменты при работе с ним:

• Пеностекло в виде колотого щебня имеет очень острые края, о которые можно легко порезаться. Никогда не работайте с пеностеклом без защиты рук, поверьте, порезы от пеностекла очень неприятны, довольно глубоки и плохо заживают. Кроме того, если вы порезались в момент перемешивания субстрата, то есть вероятность попадания инфекции в рану. Для защиты рук используйте перчатки из прочной толстой ткани. Для перемешивания субстратов с пеностеклом используйте инструменты вроде совков и лопат.
• Пеностекольная пыль очень мелкая и очень вредна для вдыхания. Существует даже специальный термин, называющий заболевание, вызванное вдыханием силикатов, — силикоз. Пылинки стекла так малы, что не выводятся из организма, постепенно накапливаются в лёгких и могут привести к заболеваниям, несовместимым с жизнью, — пневмонии тяжёлой формы или даже раковым опухолям. Конечно, чтобы заработать силикоз, нужно вдохнуть довольно большое количество пеностекольной пыли, но лучше не рисковать. Во всех рекомендациях по работе с пеностеклом указано обязательное использование респиратора. Но я с сыпучими и сильно пылящими компонентами грунта вроде пеностекла или перлита поступаю следующим образом. Сначала немного надрезаю уголок пластикового пакета, в котором находится субстрат, и через это отверстие заливаю в пакет воду. Делать это лучше в раковине или ванне. Пыль становится тяжёлой и утрачивает свою способность переноситься по воздуху. После этого я сливаю воду и далее использую уже влажный компонент субстрата.

Классификация аграрного пеностекла

Обычно пеностекло классифицируют по размеру щебня и по его форме.

По форме выделяют:

• Колотое аграрное пеностекло. Тут, думаю, всё понятно, это просто колотый щебень из пеностекла неправильной формы с острыми краями.
• Галтованное аграрное пеностекло. Его ещё можно назвать окатанным. Это пеностекло не имеет острых краёв и по форме похоже на окатанную речную гальку. Получают такое пеностекло из колотого путём его галтовки. Для этого пеностекло с галтовочным материалом (обычно металлические или каменные шары разного размера) помещают в большой барабан вроде бетономешалки. В ходе вращения этого барабана, его содержимое трётся друг о друга, и галтовочный материал в силу своей большей прочности сглаживает края пеностекла. Галтованное пеностекло используется обычно как декоративный элемент в ландшафтном дизайне или на поверхности кашпо. Также его любят заводчики орхидей, последние выращиваются в прозрачных горшках, и в этом случае галтованное пеностекло визуально выигрывает у колотого.

По размеру щебня условно выделяют следующие фракции пеностекла:

• Мелкая фракция — до 10 мм.
• Средняя фракция — 10–50 мм.
• Крупная фракция — больше 50 мм.

Деление это очень условное и сильно привязано к маркетингу, производителю и фасовщику пеностекла. Например, мне попадались такие названия: «Пеностекольный песок», «Пеностекольная нанокрошка», «Антимошка». Последний вариант — пеностекло очень мелкой фракции для борьбы с почвенными насекомыми, о чём я писал выше.

Субстраты для выращивания растений с пеностеклом

Как обещал, приведу несколько рецептов субстратов для выращивания растений с пеностеклом.

Субстрат №1

• Пеностекло фракции до 5 мм — 30%.
• Торф — 20%.
• Плодородный грунт — 30%.
• Кокосовый субстрат — 20%.

Такой субстрат можно назвать универсальным — с повышенной влагоёмкостью за счёт пеностекла. Он подойдёт для влаголюбивых растений вроде перцев, томатов, бахчевых, смесь можно использовать для клубники.

Субстрат №2

• Пеностекло фракции до 5–15 мм — 15%.
• Торф — 20%.
• Перлит — 15%.
• Плодородный грунт — 30%.
• Кокосовый субстрат — 20%.

Этот субстрат подойдёт для растений, любящих «дышащий» грунт. За счёт пеностекла и перлита такой грунт будет хорошо аэрироваться.

Субстрат №3

• Пеностекло фракции от 5 до 10 мм — 20%.
• Глина — 20%.
• Плодородный грунт — 10%.
• Торф — 50%.

Такой субстрат можно назвать идеальным для медленно растущих суккулентов. Пеностекло и глина обеспечат влагоёмкость, а торф и плодородный грунт — питание. В таком грунте суккуленты могут расти по несколько лет без пересадок, а поливать их нужно будет гораздо реже, чем, например, если вы решите использовать субстрат №2.

С пеностеклом можно составить с пару десятков разных субстратов, это действительно очень полезный компонент грунта для сити-фермеров. Не бойтесь экспериментировать, смешивайте свои субстраты и тестируйте их, пока не найдёте оптимальный вариант для каждого вида растений. А у меня на этом всё, спасибо, что заходите на наш портал и читаете статьи. Как всегда я открыт к общению и вопросам в комментариях. Всем больших урожаев!

А вот и видеосюжет о субстрате из пеностекла GrowPlant с выставки «СитиФермер 2020»: