Журнал «Агротехника и технологии»
Новыми путями решения проблемы утилизации и переработки отходов с «Агротехникой и технологиями» поделились эксперты и участники рынка
Многие животноводческие и птицеводческие хозяйства, имеющие сельхозугодия, грамотно решают вопросы переработки и хранения отходов, получая из сырья качественные органические удобрения и используя их в растениеводстве. Однако существующие технологии переработки достаточно затратны, а полученный побочный продукт может приносить лишь незначительную выручку.
Традиционная технология переработки помета требует наличия обустроенных пометохранилищ и достаточного количества сельскохозяйственных площадей. По мнению начальника управления по развитию сельскохозяйственного производства Минсельхоза Челябинской области Александра Завалищина, такие условия применения технологии нельзя назвать идеальными. «В условиях нашего региона (холодный климат) недостатками этого подхода помимо прочего являются продолжительность созревания помета и высокая влажность формирующихся отходов. Все это осложняет переработку», — говорит чиновник.
По этой причине в Челябинской области стали искать новые пути решения проблемы. В 2017 году здесь планируется реализовать пилотный проект по внедрению технологии переработки куриного помета на основе использования мембранных процессов, разработанной учеными Всероссийского НИИ пищевой биотехнологии (г. Москва).
Как рассказал «Агротехнике и технологиям» заведующий лабораторией ВНИИ пищевой биотехнологии Вячеслав Кудряшов, куриный помет является перспективным кормовым резервом, что подтверждается зарубежным опытом. Он показал эффективность использования помета в составе комбикормов для КРС, бычков, овец, свиней, бройлеров и других животных, при этом снижение затрат на корма доходило до 20%. Кроме того, во ВНИИПБТ выявлена эффективность использования клеточного помета, удаляемого как с помощью транспортеров, так и из клеток с применением гидросмыва — наиболее трудноутилизируемого из-за высокой влажности. Так, в рационах с высоким содержанием грубого корма использование его в качестве источника протеина для молодняка КРС работает лучше, чем другие источники небелкового азота.
Такого же мнения придерживаются и ученые Белорусской ГСХА. По их данным, кормовая ценность добавки из сухого помета составляет 0,4-0,7 корм. ед.
Однако утилизация БКП достаточно затратна, продолжает Вячеслав Кудряшов. Основной проблемой является его высокая влажность, обычно составляющая 93-97% для жидкого помета (образующегося при клеточном содержании с гидросмывом) и более 85% для полужидкого, поэтому большинство схем его переработки (за исключением производства биогаза) включают энергоемкие стадии выпаривания и сушки, объясняет ученый. В частности, оригинальная технология переработки помета в корма предусматривает введение в него наряду с зерном воды, которая затем удаляется сушкой, что приводит к дополнительным энергозатратам.
При этом НИОКР, проведенные совместно специалистами лаборатории мембранных технологий ВНИИПБТ и компании «Энергоресурс-СП», показали, что эффективными и перспективными процессами для утилизации жидкого бесподстилочного куриного помета являются инновационные наукоемкие баромембранные процессы: микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос и нанофильтрация. По словам Кудряшова, они основаны на преимущественной проницаемости (под действием гидростатического давления) одного или нескольких компонентов истинных и коллоидных растворов через разделительные полупроницаемые перегородки — мембраны. Их производство основано на нанотехнологиях. «Преимущества баромембранных процессов предопределяются отсутствием фазовых переходов и необходимости нагревания обрабатываемых жидкостей, а также неприменением дополнительных реагентов и теплоносителей. Поэтому они позволяют исключить тепловую денатурацию биологически активных веществ, а также отличаются низкими энергозатратами», — объясняет ученый.
Сравнительные расчеты показали, что получение из бесподстилочного куриного помета кормовых добавок из-за более высокой их цены экономически эффективнее производства удобрений. «Поэтому у нас появилась идея апробировать мембранную технологию для переработки жидкого помета. Кстати, саму методику новой назвать нельзя. Просто ранее данный подход не использовался для переработки отходов, формирующихся в сельском хозяйстве», — комментирует представитель Минсельхоза Челябинской области Александр Завалищин.
В настоящее время достигнута договоренность с руководством одного из крупнейших предприятий отрасли — компанией «Уралбройлер» — для осуществления пилотного проекта на ее производственных площадях. Применение мембранной технологии позволит получить из биоотходов птицефабрики сразу два продукта: органическое удобрение и кормовую добавку, содержащую белки, аминокислоты, витамины. На сегодняшний день это самая экономичная по энергозатратам технология.
«Очень надеемся, что проект будет запущен в начале 2017 года. Со своей стороны приложим все усилия для его реализации», — обещает представитель местной администрации. По его словам, если удастся внедрить альтернативный, более эффективный вариант переработки помета, регион почувствует снижение экологической нагрузки на окружающую среду, а сельхозпроизводителям это позволит решить одну из серьезных задач.
«На рынке есть старые и новые решения. Принципиальная разница в том, что все новые технологии нацелены на использование отходов, а не на их уничтожение, поэтому если вы встречаетесь с технологией, с помощью которой из отходов получается что-то ценное — это прогрессивный подход, за которым будущее», — отмечает Алексей Истомин, заместитель директора по развитию компании «Новые Биотехнологии» (производство высокобелкового корма из высушенных и измельченных личинок зеленых мясных мух).
Получение кормового белка
Другое современное направление — это переработка и получение кормового белка путем микробного синтеза либо с помощью насекомых. В качестве примера можно привести личинки насекомых, которые перерабатывают биомассу отходов, набирают вес, после чего их можно добавлять в корм животным.
С точки зрения руководителя направления «Биотехнологии в сельском хозяйстве» кластера биомедицинских технологий Фонда «Сколково» Романа Куликова, эта технология самая рентабельная, потому что скорость наращивания белковой биомассы у микробов и насекомых гораздо выше, чем у млекопитающих. Так, личинки насекомых набирают вес и белок в 10 раз быстрее, чем корова.
«На основе данной технологии можно создавать производство кормового белка, по которому в России наблюдается большой дефицит (сейчас мы его импортируем). В будущем в выигрыше окажутся те предприятия, которые смогут получать белок с помощью микробов или насекомых», — утверждает Куликов, добавляя при этом, что такие проекты хотя и наиболее перспективные, но при этом самые технологически сложные: для их реализации требуются специальные штаммы, специальные личинки и ферментеры.
Но, похоже, ни науку, ни бизнес это не пугает. В октябре 2016 года ученые из ТГУ имени Г. Р. Державина предложили животноводам Тамбовской области сотрудничество по внедрению в технологию переработки отходов передовых микробных биотехнологий (причем индивидуально для каждого крупного хозяйства). В этой связи были заключены трехсторонние соглашения между региональным природоохранным ведомством, вузом и руководством предприятий АПК области. Помимо «Тамбовского бекона», соглашения подписаны и с другими крупнейшими свиноводческими предприятиями региона: компаниями «РАСК», «Черкизово-Свиноводство», «Центральное», «Золотая Нива».
В настоящее время заключены контракты между вузом и предприятиями, начаты выездные и лабораторные научные исследования и эксперименты. Внедрить разработки ученых в практику планируется в 2017 году, объявленном в стране Годом экологии.
В ноябре в рамках международного форума «Грэйнтек-2016» состоялось еще одно важное событие — награждение победителей конкурса «АгроБиотехнологии-2016», организованного Фондом «Сколково» и биологическим факультетом МГУ. Победителем в одной из номинаций стала заведующая лабораторией биосинтеза биологически активных соединений ФГБНУ «НИИНА» Лариса Краснопольская с проектом «Биотехнология получения высокофункциональных продуктов путем биотрансформации отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности базидиальными грибами».
«Большинство современных технологий переработки отходов основаны на так называемых природоподобных подходах, — объясняет Алексей Истомин из компании «Новые Биотехнологии». — Отходы перерабатываются не с помощью сложного оборудования, а с помощью бактерий, дрожжей, червей, личинок и т. д. И это неспроста. Природа лучше человека знает, что делать с органикой. Поэтому с органикой надо работать «природными» методами, а с промышленными отходами — техногенными».
В качестве примера он приводит технологию переработки отходов боен и инкубаторов личинками мух. Известно, что на птицефабрике в 2 млн голов ежемесячно образуется около 100 тонн отходов, говорит специалист. Затраты на утилизацию составляют не менее 350 тыс. руб. в месяц. Но в случае применения технологии переработки отходов личинками мух предприятие как бы «трансформирует» их в корм, т. е. в сырье. В итоге из 100 тонн сырья получается 10 тонн кормового белка и 30 тонн органического удобрения. Кормовой белок возвращается в кормопроизводство — предприятие экономит на приобретении белковых компонентов, а органическое удобрение используется на полях или продается фермерам.
«Применяя данную технологию, птицеферма экономит не только на утилизации отходов, но и на приобретении кормов и удобрений, а также имеет ряд бонусов, связанных с ростом показателей: кормовой белок из личинок мух способствует увеличению привесов и повышает резистентность к заболеваниям, — перечисляет плюсы данного метода Истомин. — При этом стоимость технологии такова (зависит от размера предприятия, в среднем это 5-10 млн руб.), что позволяет окупить вложения за 2-3 года. Это хороший показатель для инвестиций в сельское хозяйство».
Надо сказать, прорывная технология возникла не на пустом месте: ее теоретические основы были заложены еще полвека назад во Всесоюзном научно-исследовательском институте животноводства, а также в Новосибирском государственном сельскохозяйственном институте. Там в лабораторных условиях всесторонне изучали кормовые добавки из личинок мух. Сейчас работы в этом направлении продолжаются в Новосибирском государственном аграрном университете, ВНИИЖ им. Л. К. Эрнста, Институте проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова. По словам Алексея Истомина, эффективность использования белкового корма, полученного в результате переработки отходов личинками мух, по сравнению с другими животными белками (рыбная и мясо-костная мука) подтверждена исследованиями, проведенными во Всероссийском научно-исследовательском институте животноводства и Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте птицеводства. Примечательно, что со временем ее актуальность лишь растет, ведь мир сталкивается с острым дефицитом белков животного происхождения.
На это указывает и Сергей Перегудов, генеральный директор компании «Биокомплекс» (переработка и утилизация отходов). «В условиях повышенной стоимости зерна многие участники рынка рассматривают вопрос по его замещению белково-углеводными добавками из нетрадиционных видов сырья, — рассказывает он. — Агрохолдинги с большим объемом отходов (а на одну корову в день приходится 75 литров навоза) стараются идти путем его переработки в ценное кормовое сырье».
Рентабельность проекта зависит от объема получаемых отходов. Однако в любом случае существуют решения, которые при грамотном подходе способны обеспечить прибыль предприятию.
По мнению Перегудова, основная проблема, препятствующая развитию данного направления, — несложившийся рынок продуктов переработки (в частности, нет специальных ГОСТов на отдельные виды продуктов, не все комбикормовые заводы готовы к новинкам и относятся с недоверием к подобному кормовому сырью).
Полноценному развитию природоподобных технологий мешает также отсутствие или несовершенство существующей нормативной базы в области переработки органических отходов биологическими методами, сожалеет Алексей Истомин, отмечая, что именно об этом идет речь в «Комплексной программе развития биотехнологий в РФ на период до 2020 года», подписанной президентом страны Владимиром Путиным.
По мнению специалиста, если бы в области переработки отходов все происходило в соответствии с существующими правительственными программами и стратегиями, Россия могла бы стать лидером в агробиотехнологиях уже через 10-15 лет.
