В подольской школе №29 имени Петра Забродина решили «мусорную» проблему органических отходов, которые ежедневно остаются в школьной столовой. Чтобы не отправлять их на свалку, здесь придумали превращать остатки от завтраков и обедов в удобрение для растений, которые выращиваются тут же в учебной теплице. Как школьная оранжерея стала научно-исследовательской площадкой по изучению возобновляемых источников энергии и какие еще «зеленые» технологии здесь работают — в материале EdDesign Mag.
С чего всё началось
Уже более 10 лет в школе №29 в Подольске (Московская область) работает шĸольное научное общество «Поисĸ». 15 секций дополнительного образования дают возможность ученикам выбирать направление своих творческих проектов и выполнять их в школьных научно-исследовательских лабораториях. Практическую работу можно вести нанолаборатории, телевизионной студии, лаборатории биотехнологий и в астрономическом комплексе, где работает планетарий и центр управления полетами.
Фото: Школа №29
В 2017 году школа №29 получила грант в размере 1 млн рублей на проект оранжереи с пятью возобновляемыми источниками энергии в рамках Всероссийского конкурса «ТОП Школа». На полученные деньги поставили теплицу общей площадью 200 кв.м, закупили и установили в ней промышленный биогенератор — механизм для дегазации воды.
Сегодня оранжерея — это рабочий биоэнергетический комплекс. Кроме биогенератора, его работу обеспечивают и другие готовые «запчасти»: солнечная электростанция, гелиоколлектор, тепловой насос и два ветрогенератора, один из которых — учебный проект.
Фото: оранжерея школы №29
По словам заместителя директора школы по научно-методической работе Игоря Царькова, в проект, объединивший биотехнологии и альтернативные источниĸи энергии, уже вложено порядка 7 млн рублей, которые пришлось собирать из дополнительных источников: «Биореактор на территории школы №29 — автоматизированная биостанция. Сейчас она обеспечивает себя водой, теплом, светом и удобрениями для растений, которые здесь выращиваются. Мы постоянно движемся к достижению ее полной автономности, изучая и другие возобновляемые источники энергии. Школьники исследуют способы извлечения энергии из биогаза; есть проекты получения электроэнергии с помощью бактерий».
Как работает биореактор
Путь еды до того момента, как она станет удобрением, начинается в столовой. Невостребованные остатки пищи — а в школе учится 850 детей — поступают в специальную емкость, где измельчаются, и с помощью насоса направляются по проложенной под землей трубе в скрытый вдоль одной из стен оранжереи длинный бак емкостью 300 литров.
Органическая масса поступает в трубу порциями, один раз в три часа. Процесс «пищеварения» в вытянутом биореакторе похож на тот, что происходит в кишечнике — только роль ворсинок на стенках выполняет пластмассовая сетка, не подверженная переработке анаэробными микроорганизмами. «Включается подача — к микроорганизмам приезжает новая порция, и они с криком "Банзай!" начинают свою работу. А там у них эстафета: одни режут органику на части, сразу доходя до спиртов; следующие — до альдегидов. Третьи выделяют углекислый газ, это тоже еда. Каждый делает свою работу», — описывает переработку пищевых отходов ведущий курса допобразования об альтернативных источниках энергии Сергей Полянский.
Фото: мобильная установка и опытный образец для выращивания растений в классе
Конкурент смартфона: как планетарии могут увлечь школьников наукой
Сергей Полянский продумал всю систему автоматизации оранжереи (пригодился опыт работы на заводе, где разрабатывали системы жизнеобеспечения для летательных и подводных аппаратов). Она скрыта под тепличной зеленью — нижний уровень полностью набит оборудованием, как космический корабль.
Получившийся биореактор перерабатывает за сутки всю имеющуюся биомассу. Сергей Полянский не видит необходимости увеличивать его мощность; задачи добавлять отходы из соседних школ тоже пока не стоит. В день биореактор принимает 300 литров отходов, в том числе от питомцев из живого уголка, которые живут в оранжерее. Такой же объем жидкого органоминерального удобрения получается на выходе. Оно успешно прошло экспертизу в Тимирязевской академии, и протокол показал, что получается ценный продукт для растений. В начале весны и летом им подкармливают растения в теплице, а также то, что сажают в открытом грунте на делянках возле школы — огурцы, помидоры, клубнику, кабачки, капусту. В неучебные летние месяцы, когда из пищеблока не поступает «топлива» в нужном объеме, в ход идет скошенная в школьном дворе трава, и работа биореактора продолжается.
Внутри оранжереи
В теплице организованы три климатических зоны.
В жарких тропиках с применением гидропонной и аэропонной технологии растут теплолюбивые растения — в этом году посадили банан, ананасы, кофе, цитрусовые. Сухая зона — территория всевозможных суккулентов (однажды здесь расцвел алоэ, который по легенде цветет раз в сто лет). Третья зона — смешанная. С помощью специальных контроллеров можно задать необходимые параметры освещения, влажности, температуры.
Излишки удобрения из реактора с помощью системы очистки переводятся в пригодную для полива растений воду. В очистке воды участвуют и сами растения. Так, влаголюбивый многолетник из семейства осоковых циперус, который используют в природных фильтрационных системах, в оранжерее очищает воду для бассейнов с осетровыми, черепахами и карпами кои.
Фото: растения и животные оранжереи
Все овощи и фрукты дети и их наставник выращивают сами, затем пробуют сами и угощают питомцев живого уголка. Кроме рыб и красноухих черепах, в оранжерее сейчас обитают четыре вида попугаев, перепелки, белки дегу, кролики, жаба Славик и кошка Маруся. На улице рядом с теплицей живут еще одни любимцы школьной детворы — гуси и нежданно вылупившийся индюк (на зиму их отдадут знакомым). Уход за ними — часть трудовой практики, которую ученики младших и средних классов с удовольствием проходят не только летом, но и во время осенних и весенних каникул.
Что важно учитывать при проектировании биореактора для школы
- Контроль за отходами, которые поступают на переработку. Сотрудники пищеблока отправляют остатки еды в специальную раковину, откуда она попадает в резервуар с измельчителем и дальше в виде биомассы движется по подземной трубе к биореактору. Чтобы вместе с едой в раковину не падали столовые приборы, здесь можно установить магнитную установку.
- Подземная труба от пищеблока до биореактора. Она может быть любой длины, но если расстояние большое, для стенок трубы, по которой движется биомасса, стоит выбрать более прочный материал.
- Кондиционирование теплицы. Оранжерею периодически необходимо охлаждать от перегрева — для этого понадобится тепловой насос.
- Объем бака биореактора. Он зависит от количества учеников в школе. На 850 учеников достаточно бака в 300 литров. Если в школе учится 1500 детей, понадобится емкость около 1 кубометра воды.
- Человеческий ресурс. Работу биореактора, как в подольской школе №29, необходимо поддерживать постоянно. Нужен не только пул преподавателей разных дисциплин, но иэлектрик, сантехник, землекоп.
Проектируя будущее
Оранжерея — не только коммуникационный хаб школы, где дети задерживаются после уроков, изучая основы фермерства. Сергей Полянский видит главную ценность проекта в его междисциплинарности — здесь дети получают комплексные знания в области физики, биологии, ботаники, биоэнергетики, экологии на практике, а не из статей Википедии: «Главная цель этого проекта — разнообразный и увлекательный учебный процесс. Дети получают здесь не только новые знания, но и новые навыки».
Темы учебных проектов — это вопросы, которые встают перед человечеством сегодня: нехватка природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, использование возобновляемых источников энергии. «Вот ученицы 4 класса Вероника Батанова и Тая Чабан представляли на городской конкурс работу об аэропонике — технологии выращивания растений в питательном тумане без земли — и стали призерами. Наша десятиклассница — теперь уже выпускница Полина Андреева — как раз занималась темой переработки пищевых отходов в биореакторе. В химической лаборатории Подольских очистных сооружений она делала необходимые анализы. Ее работу, кстати, высоко оценили на XXI научно-практической конференции «Старт в инновации». А Герман Зайцев, бывший председатель школьного научного общества и уже выпускник, — автор ветрогенератора, который сегодня помогает содержать биоэнергетический комплекс школы».
Фото: Оранжерея школы №29
Заниматься проектной деятельностью могут ученики и из соседних школ. Саида Ибрагимова из школы №15 исследовала пока редкую для отечественной биоэнергетики тему — получение электроэнергии от жизнедеятельности бактерий. Она придумала использовать в эксперименте ткань из активированного углеродного волокна.
Быть открытой научно-исследовательской площадкой — принципиально важная задача этого проекта. В оранжерее постоянно проходят лекции, семинары, мастер-классы, экскурсии. С учителями из других подольских школ Сергей Полянский обсуждает палитру учебных проектов, которые можно реализовывать на базе научно-исследовательской площадки биокомплекса: «Крайне важно, чтобы широкий круг преподавателей и специалистов активно участвовал в пропаганде и реализации учебного процесса в таких уникальных условиях, которые есть в нашей школе».
Июнь 2023
Читайте далее:
