Учёные из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) создали субстрат для гидропоники, используя кератин, извлечённый из человеческого волоса. Субстраты на основе кератина, разработанные исследовательской группой NTU, были протестированы с такими культурами, как микрозелень и листовые овощи, включая пекинскую капусту бок-чой и руколу.
В своём исследовании учёные NTU впервые извлекли кератин из человеческих волос, собранных в парикмахерских. Из грамма человеческого волоса можно получить примерно три блока субстрата размером около 1,5 см на 1,5 см, сравнимые с размером небольшого кубика льда.
Кератин состоит из аминокислот, которые являются источником питательных веществ, стимулирующих рост растений. Эти аминокислоты также могут связывать другие типы питательных веществ и высвобождать их в контролируемых условиях. Таким образом, кератин имеет большой потенциал в качестве питательной среды, используемой в гидропонике и городском сельском хозяйстве, где важно своевременное выделение питательных веществ и воды.
Однако сам по себе кератин недостаточно крепок, чтобы образовывать субстрат. Исследователи смешали его с волокнами целлюлозы, извлечёнными из деревьев хвойных пород, чтобы укрепить его структуру и улучшить способность набухать в воде. Полученный субстрат является устойчивым, биоразлагаемым и экологически чистым, поскольку он фактически сделан из отходов и со временем безопасно разлагается, становясь источником питательных веществ для растений.
Согласно лабораторным испытаниям, субстрат на основе кератина сравним с материалами, доступными в настоящее время на рынке и является возобновляемой альтернативой существующим коммерческим предложениям, таким как минеральная вата, полиуретан и фенольные пены, которые не являются устойчивыми и не обеспечивают питание растений.
Одним из важных свойств гидропонных субстратов является способность удерживать достаточное количество воды для поддержки роста сельскохозяйственных культур, что можно оценить по их водопоглощающей способности. По словам профессора Нг Ки Воей (Ng Kee Woei), заведующего кафедрой исследований Школы материаловедения и инженерии NTU, который руководил исследованием, субстрат на основе кератина может удерживать воду, в 40 раз превышающую его первоначальный вес, что находится на одном уровне с доступными в настоящее время коммерческими субстратами.
Помимо человеческих волос, кератин можно извлекать и из биоотходов животноводства: шерсть, рога, копыта и перья. Поэтому разработка гидропонных субстратов на основе кератина может стать важной стратегией переработки сельскохозяйственных отходов в рамках устойчивого сельского хозяйства, считает профессор Воей.
Исследовательская группа ведёт переговоры с отраслевыми партнёрами, в том числе с местными городскими фермами, о проведении крупномасштабных полевых испытаний. Один из таких тестов направлен на изменение состава субстрата для различных типов овощных культур, в том числе с более толстыми корнями. Цель команды состоит в том, чтобы настраивать композиции кератин-субстрата в соответствии с требованиями различных культур для максимальной урожайности.