Журнал «Агротехника и технологии»
Ежегодный общемировой дефицит кормового белка превышает 30 млн т, а в России он составляет около 2-2,5 млн т. По данным Союза комбикормщиков, в нашей стране проблема частично решается за счёт импорта около 2,2 млн т белкового сырья и расширения посевных площадей сои на 500 тыс. га. Однако сложившаяся ситуация заставляет специалистов искать альтернативные способы производства кормового белка, открывая для бизнеса новые возможности. В тенденциях на рынке кормовых белков разбирался корреспондент журнала «Агротехника и технологии»
Корма представляют собой комплекс протеинов, аминокислот, витаминов и микроэлементов. Соответственно, эффективность кормов зависит от степени и качества сбалансированности по этим показателям, убеждён Сергей Глухих, научный руководитель компании «Метаника» (биотехнологическая компания, реализующая проект по синтезу белка из газа метана). «Невозможно вести интенсивное сельское хозяйство на базе не сбалансированных в соответствии с продуктивностью животных, птицы и рыбы кормов. А с позиции кормовой и продовольственной безопасности страны очень важно, чтобы перечисленные ингредиенты комбикормов не поступали из-за границы, а производились непосредственно в стране», — поясняет он.
Главный балансирующий ингредиент кормов — белково-витаминный концентрат (БВК) или попросту белок. Причём в кормах он должен быть как животного, так и растительного происхождения, обращает внимание специалист, и вводить его нужно строго по нормам в зависимости от вида и возраста животных.
Сергей Глухих напоминает, что источниками растительных белков выступают все злаковые, бобовые (соя), масличные культуры и др., вплоть до обычного сена и соломы. К белкам животного происхождения относится рыбная и мясокостная мука, сухие кормовые дрожжи, некоторые отходы перерабатывающей промышленности и БВК.
Дефицит этого белкового продукта в России, как отмечает научный руководитель «Метаники», превышает 2 млн т в год. В среднем, по его данным, каждая тонна БВК полноценно балансирует до 20 т комбикормов.
«В советское время проблему пытались решать разными способами, вплоть до производства кормовых белков из отходов нефти. И, надо сказать, достигли определённых успехов: объём производства довольно качественного продукта превышал 1 млн т», — рассказал Алексей Аблаев, к.т.н., президент Российской биотопливной ассоциации.
По его словам, в начале 1990-х годов на российском рынке появились большие объёмы сои по бросовым ценам, и это уничтожило промышленное производство кормовых белков из альтернативных источников. Дефицит стали восполнять сначала за счёт поставок североамериканской, а затем южноамериканской сои, что поставило российских сельхозпроизводителей в зависимость от конъюнктуры мировых рынков.
Одновременно с этим за последние 10 лет в связи с изменением климата и истощением водных ресурсов в несколько раз выросли цены на рыбную муку, что сделало её дорогой альтернативой традиционным кормовым белкам, продолжает Алексей Аблаев.
«Дефицит объясняется, во-первых, нехваткой рыбной муки, мировое производство которой составляет всего 5-6 млн т в год, из-за ограниченности ресурсов мирового океана, — добавляет Сергей Глухих. — К тому же на рынке часто встречается фальсифицированная продукция».
Ещё одна причина, которую выделяет Сергей Глухих, — уничтожение в процессе перестройки биотехнологической промышленности, которая некогда планировала полностью обеспечить сельское хозяйство БВК, производимыми на гидролизных и биохимических заводах, а также заводах БВК, работавших на очищенных парафинах нефти и лёгких углеводородах.
Кроме того, к дефициту, по его мнению, привело уничтожение заводов по производству кристаллической аминокислоты — лизина, который мы сегодня импортируем (в основном из Китая), причём в более примитивном виде лизин сульфата. Хотя, добавляет Сергей Глухих, в последнее время в России стали уделять внимание развитию данного направления — введены в строй несколько заводов по производству лизина.
Он сообщил, что в результате сложившейся ситуации зоотехники восполняют дефицит кормового белка за счёт сои, в большинстве случаев генномодифицированной, или же добавляя в корма больше зерновых составляющих, что неэффективно и экономически не выгодно.
«Поскольку климатические условия многих регионов нашей страны не подходят для выращивания сои, большую её часть на рынке традиционно составляет импорт, — напоминает Алексей Аблаев. — И, несмотря на то что в последние годы посевы сои в России растут, дефицит кормовых белков продолжает оставаться проблемой, вынуждающей специалистов искать другие источники получения протеинов».
Где взять кормовой белок?
По оценке Евгения Лунеева, члена совета директоров компании «Протелюкс» (производство кормового протеина из природного газа), объём мирового рынка кормовых протеинов достигает $ 30-40 млрд. При этом рынок протеинов животного происхождения составляет $ 18-25 млрд. К слову, основной объём выпуска сегодня приходится на рыбную муку ($ 8-10 млрд). Однако, как признаёт специалист, дальнейший рост производства рыбной муки сдерживается ограниченными объёмами водных биоресурсов мирового океана, которые можно вылавливать без угрозы нарушения экологического баланса.
Это, по его мнению, позволяет предположить, что основной рост производства будет обеспечиваться за счёт одноклеточных протеинов — водорослей, бактерий, грибов, дрожжей. Ожидается, что среднегодовые темпы роста сегмента превысят 8 %.
Сергей Глухих рассказал, что современная наука (в первую очередь, биотехнология) позволяет производить белок из широкого ассортимента сырья. Главное, чтобы это сырьё было доступно и стоило как можно меньше. Так, в качестве сырья могут выступать отходы перерабатывающей промышленности (мясопереработки, молочной, масложировой, мукомольной промышленности и др.) и сельского хозяйства.
«Уникальным источником протеина в рационах животных и птицы является дрожжевой белок из отходов пищевых и перерабатывающих производств: свекловичный и спиртовой жом, пивная дробина, спиртовая барда, различные кофейные жмыхи, отходы крахмало-паточного производства», — считает Сергей Перегудов, генеральный директор компании «Биокомплекс» (утилизация и переработка отходов). По его словам, получение белка путём их переработки позволяет увеличить объёмы производства более дешёвых кормовых добавок.
Однако, как замечает специалист, высокая волатильность цен на зерно в России не позволяет делать прогнозы на среднесрочную и дальнесрочную перспективу (хотя бы на ближайшие 5-10 лет) при реализации инвестиционных проектов, например, по переработке спиртовой барды и пивной дробины. «Поэтому тем, кто занимается такими проектами, интереснее ориентироваться на экспорт, который к тому же выгодно отличается высоким уровнем экспортных цен, — уверен он. — Кроме того, в европейских и азиатских странах, в отличие от России, альтернативные белки уже давно присутствуют в рецептуре кормов для сельскохозяйственных животных и пользуются повышенным спросом».
Так, по данным Сергея Перегудова, в Европе доля зерновых в структуре корма составляет 50-70 %, а остальные 50-30 % приходятся на альтернативный белок, полученный преимущественно путём переработки отходов пищевых производств. Тогда как в российском кормопроизводстве превалирует зерновое сырьё, доля которого доходит порой до 90 %.
По мнению Сергея Глухих, самым перспективным направлением в настоящее время является производство БВК из природного газа и его гомологов, а также из сжигаемого на нефтяных месторождениях попутного нефтяного газа (ПНГ), шахтного метана и биогаза. Специалист уверен, что зоотехники всех направлений животноводства помнят этот белок: в советское время он назывался гаприн.
Поясним, в чём заключается суть процесса производства. Метанотрофные («поедающие метан») бактерии в подходящих условиях активно перерабатывают природный газ, быстро размножаются и наращивают свою биомассу, богатую ценным белком, витаминами и иными биологически активными веществами.
По словам Сергея Глухих, разработки в этой области начали вестись ещё в 60-х годах прошлого века. Ранее подобные корма пытались получать из нефти, но состав сырья не позволял гарантировать экологическую безопасность конечного продукта. Требовалось проведение глубокой очистки, что существенно повышало его себестоимость. «В современном, доработанном виде данная технология позволяет решить проблемы, связанные с экологией и охраной природы, снизить цену БВК, сделав его более доступным, и в конечном итоге снизить цену продуктов питания», — подчёркивает специалист.
Алексей Аблаев также считает, что получение кормовых белков из бактерий и газа является растущим сегментом рынка с большим потенциалом.
«К сожалению, подобные проекты нуждаются в инвестициях, которых современной отечественной биотехнологии критически не хватает, — добавляет Вячеслав Лень, генеральный директор компании «Метаника». — Если в Советском Союзе было создано целое министерство, курирующее данную сферу, то сейчас развитием технологии пытаются заниматься буквально несколько компаний».
Белок из газа
Проектов по производству биопротеина мало, но тем не менее они есть. Так, Алексей Аблаев рассказал, что первый в стране масштабный проект по промышленному производству кормового биопротеина был запущен в 2018 году компанией «Протелюкс», которая приобрела у датской Unibio эксклюзивную лицензию на использование в России технологии по переработке природного газа (метана) с помощью бактерий в объёме до 1 млн т в год.
Кстати, в начале декабря стало известно, что Unibio привлекла дополнительный капитал от корпорации Mitsubishi, которая планирует инвестировать средства в том числе в производство белка из метана.
Как объяснил Евгений Лунеев, биопротеин представляет собой нейтральный порошок, содержащий в составе до 72-75 % аминокислот (протеина), при этом источником белка является бактерия Methylococcus capsulatus, питающаяся природным газом. Он производится при помощи естественного процесса и не содержит токсинов. Технология экологически безопасна: выбросы углерода и азота при производстве сведены к минимуму.
По словам члена совета директоров «Протелюкса», технологический процесс разделён на несколько этапов. На первом газы вводятся в петлю ферментера и перемешиваются с жидкостью, пока не разделятся в свободном пространстве петли. Промышленный чистый кислород используется для процесса ферментации. Затем раствор из воды и химикатов добавляют в ферментер. Химикаты регулируют pН. После гомогенизации биомассу высушивают в сушилке и хранят в мешках или бункерах. Как заявляют авторы проекта, на производство 105 тыс. т продукции затрачивается 220 млн куб. м природного газа в год.
В 2020 году завод, расположенный в г. Ивангороде Ленинградской области, планируется вывести на мощность 5,8 тыс. т готовой продукции в год с возможностью увеличения до 20 тыс. т. Пока он находится в стадии опытно-промышленной эксплуатации. Ведутся переговоры с производителями кормов о продаже готовой продукции. Отгружено несколько тестовых партий. «По содержанию белка биопротеин близок к рыбной муке и по цене будет сопоставим», — обещает Евгений Лунеев.
В рамках развития проекта в течение следующих 10 лет предполагается построить до 10 заводов по выпуску биопротеина. «На базе технологии в России будет создана новая высокотехнологичная отрасль с оборотом более $ 1,5 млрд», — заявляет член совета директоров «Протелюкса». Также в планах компании обеспечение выхода продукции на экспортный рынок объёмом $ 12-15 млрд.
«Если “Протелюкс” реализует свои планы в полном объёме, то потребность в других аналогичных проектах в России отпадёт. Но пока на рынке есть место для всех, кто сумеет предложить протеин по разумной цене: от дрожжевых протеинов до протеина из газа», — уверен Алексей Аблаев.
К слову, новые проекты не заставили себя ждать. Так, компания «Метаника» заявила о реализации на территории индустриального парка Свободной экономической зоны Севастополя проекта по созданию научно-технологического производственного комплекса по получению белка из метана — НТПК «Метан-Крым».
По словам генерального директора «Метаники» Вячеслава Лень, изначально проект в своей основе базировался на том уровне технологии и оборудования, который был достигнут на полупромышленной установке, работавшей в Светлом Яре до 1995 года. Но в нынешнем виде технология существенно отличается от Светлого Яра, а также от решения датской Unibio и американской Calysta. Последняя, кстати купила норвежскую компанию BioProtein A/S. и привлекла к реализации проекта инвесторов, в числе которых Cargill и Mitsui Group.
«У нас нет внешнего рецикла КЖ (культуральной жидкости), и мы работаем на воздухе, а не на кислороде, что обеспечивает экономию электроэнергии, а это одна из основных составляющих в себестоимости биопротеина, — рассказал Вячеслав Лень про особенности используемой технологии. — На предприятии отказались от барботажного перемешивания, угнетающего клетки микроорганизмов. Кроме того, на новой производственной площадке нет контура охлаждения в ферментере (это ноу-хау компании) и нет постферментационного газа, как в Светлом Яре, благодаря чему можно производить тонну белка, тратя не более 2 тыс. куб. м газа».
Также применяется совершенно другой подход к производственной культуре микроорганизмов. «У нас она смешанная,
В итоге, по его словам, удаётся получить продукт с высокой долей сырого протеина в составе — 77-79 %. Содержание в нём незаменимых аминокислот, витаминов, микроэлементов несколько выше, чем в рыбной муке. При этом цена конечного продукта, по прогнозу Вячеслава Лень, будет ниже. Что касается экономической составляющей, то, по расчётам компании, себестоимость производства не превысит $ 1 тыс. за тонну белка, а цена реализации составит более $ 1 тыс. за тонну.
Однако животноводческим предприятиям не стоит тешить себя надеждой, что стоимость кормов снизится благодаря применению альтернативных источников белка. «О сокращении затрат на 1 кг корма за счёт альтернативного белка речи не идёт, — предостерегает Алексей Аблаев. — Речь главным образом идёт о том, чтобы они не выросли».
В лучшем случае, по его прогнозам, затраты останутся на том же уровне. Но при отсутствии конкуренции со стороны других поставщиков протеина, цены однозначно будут расти. «Многое зависит от урожая сои и колебания цен на рынке — всё это оказывает влияние на остальные протеины», — добавляет Алексей Аблаев. Эксперт также подчёркивает, что стоимость кормового белка тесно связана с составом продукта, количеством протеина и его усвояемостью.
После ввода предприятия в эксплуатацию, а может быть, и значительно раньше, «Метаника» планирует войти в Союз производителей комбикормов, а также другие отраслевые союзы, что, как ожидает Вячеслав Лень, полностью решит вопрос сбыта готовой продукции. «Являясь научно-производственной компанией, мы видим заинтересованность потенциальных заказчиков в оборудовании для производства белка из метана», — отмечает он. По оценкам компании, спрос на новый продукт только в России составит не менее 400-500 тыс. т в год.
Ещё один проект, о котором необходимо рассказать, стоит несколько особняком от остальных и подразумевает превращение органических отходов газификацией в синтез-газ для синтеза метанола с последующим получением полноценных кормовых белков меприна, эприна. Также дополнительно можно синтезировать такие продукты, как этанол, водород и синтетическое экологическое топливо.
«По такой технологии утилизации отходов птицеводства и животноводства реально получить в год из 150 тыс. т отходов 30 тыс. т кормового белка меприна или эприна», — заверяет Игорь Жарков, технический директор московского офиса компании RNR (проектирование и строительство заводов по газификации ТБО, отходов птицеводства, медицинских отходов, иловых осадков).
Проект включает в себя три составляющие: экологически безопасную утилизацию органических отходов без вредных выбросов и захоронений, превращение их в высококачественный кормовой белок, обеспечение птицефабрики или животноводческой фермы электроэнергией и теплом. «Таким образом аграрии могут значительно снизить себестоимость производства и не зависеть от поставщиков электроэнергии, тепла и белковых кормовых добавок», — отмечает Игорь Жарков. Он напоминает, что в себестоимости производства, например, мяса птицы, затраты на электро- и тепловую энергию составляют 7-10%, а затраты на корм достигают 50-65%.
Технологическая схема выглядит следующим образом. Сначала пиролизом утилизируется 85-95 % органики помёта и подстилки, а также другие производственные и бытовые отходы, вследствие чего получают пиролизный газ. Около 5-15 % золы идёт в минеральные удобрения и минерализируется в строительный песок. Дальше с помощью плазмы пиролизный газ преобразуется в синтез-газ, который, в свою очередь, перерабатывается в метанол и электроэнергию. После чего метанол перерабатывается в кормовой белок. Применяется полностью водооборотное снабжение водой и очистка воды с окислением в свехкритическом состоянии, что полностью предохраняет водоёмы от попадания вредных веществ.
Как объяснил Игорь Жарков, кормовой белок из метанола представляет собой инактивированную бактериальную биомассу ацидофильных метилотрофных бактерий, выращиваемых на средах, содержащих метанол. Специалист отмечает, что по качеству он соответствует кормовым белкам животного происхождения (рыбной и мясокостной муке). Продукт характеризуется высоким уровнем сырого протеина (не менее 70 %) и содержит весь комплекс витаминов группы В. Его продуцентом является факультативный метилотроф Acetobacter methylicum ВСБ-867. Штамм выделен из почвы, не патогенен и не токсичен.
«Технология позволяет получать полноценные белки из бесконечного источника — отходов, которые необходимо утилизировать для сохранения природы и здоровья людей. Кроме того, получаемые кормовые белки будут иметь конкурентную цену на рынке», — заключает Игорь Жарков.
Взгляд в будущее
«Для того чтобы получить растительный белок, нужны тысячи гектаров пахотной земли и огромный труд многих сельхозтоваропроизводителей, — рассуждает Вячеслав Лень, сравнивая различные источники альтернативных белков. — В то время как на производстве БВК трудятся миллиарды дрожжевых и бактериальных микроорганизмов, а процесс удвоения биомассы происходит в течение нескольких часов».
Он подчёркивает, что синтетический белок получают пока только в научных целях химики, а вот биотехнология способна производить белок природный, т.к. в качестве накопительных культур используются штаммы микроорганизмов, первоначально взятые у природы с доработкой их продуктивности до норм рентабельного предприятия.
Вячеслав Лень уверен: наиболее выгодной и перспективной технологией производства альтернативного кормового белка для нашей страны является та, что базируется на самом массовом, доступном, стабильном и недорогом сырье, а в России это — природный газ. «Диверсифицируя часть экспортных объёмов и перерабатывая газ в белок, мы способны не только решить проблемы с кормами и продуктами питания в стране, но и стать экспортёрами альтернативного белка с очень приличной добавленной стоимостью по сравнению с сырьевым экспортом», — заключает он.
Заместитель директора по развитию ГК «ЗООПРОТЕИН» (производство кормов для животных из личинок мух) Алексей Истомин считает, что микробный белок (гаприн) как технология может глобально изменить рынок. «Но всё же одно дело — производить белок из природного сырья (метана), и совсем другое — использовать отходы для производства кормов», — делает оговорку специалист.
Он напоминает, что рано или поздно природных ресурсов будет недостаточно, или же их использование нарушит природный баланс. «В случае с гаприном, опять же, используются природные ресурсы, и, хотя сегодня их много, в будущем, возможно, наступит та же дилемма», — не исключает Алексей Истомин.
Поэтому совершенно другое дело, по его мнению, — использование отходов, которые всегда будут в достаточном количестве. «С одной стороны, благодаря совершенствованию технологий объём отходов будет сокращаться, с другой, рост мирового населения будет способствовать его увеличению. В итоге эти два процесса уравновесят друг друга», — прогнозирует Истомин. Специалист уверен, что уже сейчас нужно решить задачу, как использовать отходы с максимальной выгодой.
В свою очередь, Алексей Аблаев полагает, что производство протеинов из газа гораздо рентабельнее, чем, например, из насекомых или микроводорослей. Тем более если у компании есть доступ к месторождениям, позволяющим получить дешёвый газ (сырьё). «При этом технологически такие проекты намного сложнее, и рисков больше, — отмечает Аблаев. — Метан в сочетании с кислородом под высоким давлением — взрывоопасная смесь и рецепт для катастрофы, поэтому такими проектами должны заниматься исключительно профессионалы».
В любом случае проблем со сбытом конечного продукта после запуска подобных предприятий не возникнет, убеждён президент Российской биотопливной ассоциации. «При разумном соотношении качества и цены альтернативные протеины наверняка будут востребованы. Основными потребителями станут крупные агропромышленные предприятия и производители комбикормов», — говорит он.
Однако генеральный директор компании «Биокомплекс» Сергей Перегудов не разделяет оптимизма коллеги. «Вертикально-интегрированным холдингам интереснее расширять посевные площади и инвестировать в производство зернового белка, а не усложнять жизнь рискованными проектами. Да и зачем, если есть своё дешёвое зерно?» — задаёт он риторический вопрос.
Сейчас, по мнению Сергея Перегудова, надо сфокусироваться на точках роста, которые лежат на поверхности и не требуют больших затрат. «Например, в РФ доля орошаемых земель составляет около 13 %, тогда как в мире орошается 48 % полей. Чувствуете точку роста? Достаточно установить дождевальную машину, и урожайность сои повысится на 150 %, пшеницы — на 100 %, кукурузы — на 150 %», — утверждает глава «Биокомплекса». Тем более, продолжает он, сегодня действует ведомственная программа «Развитие мелиоративного комплекса России» на 2020-2022 годы, предусматривающая субсидирование затрат на орошение в рамках одного проекта от 30 до 50 % в зависимости от региона.
Ещё один риск проектов по получению альтернативного белка — общественное мнение. Вернее, как уточняет Сергей Перегудов, потребительские фобии, сформированные СМИ, которые заставляют в штыки воспринимать все альтернативные, нетрадиционные продукты. «И как, например, в свете растущего тренда на экологизацию Группа “Черкизово”, продвигающая концепцию “от поля до прилавка”, впишет в свою зерновую цепочку альтернативный белок, синтезированный из отходов или природного газа? Как объяснит это потребителям?» — вопрошает Сергей Перегудов.
По мнению Алексея Аблаева, негативное отношение к альтернативному белку может исходить от экологов и определённой категории людей, которые любят поднимать панику, как только появляется новый продукт или технология. «Они либо не располагают достаточными знаниями, либо находятся во власти предрассудков и не способны здраво смотреть на вещи, — предполагает президент Российской биотопливной ассоциации. — Хотя есть и третий вариант: их мнение проплачено компанией, которая действует в своих интересах. Яркий пример — история с запретом ГМО».
Теоретически, рассуждает он, выступать против альтернативных способов получения белка выгодно российским компаниям, импортирующим сою из Южной Америки. Хотя пока масштабы производства протеина несопоставимы с объёмами импорта — несколько тысяч тонн картину на рынке не изменят. Пока это, скорее, экспериментальные проекты.
