Який потенціал впровадження переробки відходів сільського господарства?

За останні 50 років сільськогосподарське виробництво зросло більш ніж утричі через: технологічний внесок зеленої революції, яка вплинула на продуктивність праці; та прискорене зростання населення. 

Сільське господарство виробляє в середньому 23,7 млн. тонн їжі в день у всьому світі. 

Це зростання світового виробництва спричинило більший тиск на навколишнє середовище, аж до моменту негативного впливу на ґрунт, повітря та водні ресурси, з подальшим впливом на здоров’я населення та стійкість екосистем, які піддаються ризику. 

Сільськогосподарські відходи та побічні продукти, як правило, - це залишки рослин або тварин, які не переробляються в їжу або корми. Вони є нехарчовими продуктами сільськогосподарського виробництва та включають відходи тваринного походження (гній, трупи тварин), відходи харчової переробки, відходи врожаю (наприклад, стебла кукурудзи, краплі та відбирання з фруктів та овочів) та небезпечні або навіть токсичні відходи (наприклад, пестициди, інсектициди та гербіциди).

Вони часто створюють екологічне та економічне навантаження в секторах сільського господарства та первинної переробки, що може бути посилено регіональною спеціалізацією як рослинництва, так і тваринництва. Наприклад, висока концентрація гною в тваринництві призводить до «забруднення бактеріями, великих викидів парникових газів та великих навантажень органічних речовин та поживних речовин (наприклад, азоту)».

Однак сільськогосподарські відходи та побічні продукти можна перетворити на цінні ресурси за допомогою інтенсифікованих процесів конверсії, що призводить до нових продуктів з доданою вартістю, таких як біоенергія, біодобрива, біоматеріали та біомолекули, залежно від обсягу біомаси.

Просторове скупчення різних підприємств розглядається як один з адекватних способів зробити валоризацію біомаси реальною. 

Еко-індустріальні парки привернули увагу співпрацею між компаніями, спрямованою на оптимізацію ефективності використання ресурсів, що частіше називається промисловим симбіозом. 

Більшість екопромислових парків є нафтохімічними, хімічними або стосуються різноманітних галузей; але є також проєкти та дослідження в різних регіонах світу, які орієнтовані на перехресну валоризацію побічних продуктів сільського господарства (для агропарків або агропромислового симбіозу, наприклад, Smeets, 2011; Ometto et al., 2007; Morales et al. ., 2019; Yu et al., 2015; для біозаводів, наприклад, Spaeth, 2014; Schieb et al., 2015; Cervantes et al., 2020).

Потрібні зусилля в НДДКР, бізнес-моделюванні та встановленні рамкових умов, щоб дозволити повне перетворення повної свіжої ваги зібраних культур (їжа плюс сільськогосподарські відходи) на продукти харчування / корми, біоенергію та продукти на основі біологічної енергії, щоб збільшити потенціал сільськогосподарська біомаса без тиску на землекористування та продуктивність рослин. Більше того, слід підвищити обізнаність щодо можливостей валоризації та маркетингу в альтернативних секторах, а також слід стимулювати прийняття споживачами повторно використаних або відходів продуктів. 

Для ефективного використання сільськогосподарських відходів та побічних продуктів інноваційні технології модернізації повинні бути пов’язані з новими бізнес-моделями та маркетинговими стратегіями.

Технологія утилізації сільськогосподарських відходів повинна або швидко використовувати залишки, або зберігати залишки в умовах, що не спричиняють псування або роблять залишки непридатними для переробки до бажаного кінцевого продукту. 

Існує ряд програм, для яких ці відходи можуть бути використані. Вони включають:

• Внесення добрив. Використання гною для добрив має певний вплив на потреби в енергетиці на рівні ферм. Гній міг забезпечити 19, 38 та 61% азоту, фосфору та калію в хімічних добривах. Однак використання добрив із гною з великих обмежень пов'язане з високими енергетичними витратами на транспорт, розподіл, вимоги до зберігання, проблемами запаху та можливістю забруднення підземних вод. Гній птиці містить високий фосфор, що позитивно впливає на ріст та продуктивність сільськогосподарських культур. Він також ефективний у поєднанні з мінеральним фосфорним добривом для сільського господарства. Додавання гною в ґрунт підвищує його родючість, оскільки це збільшує здатність утримувати поживні речовини (або здатність до катіонообміну), покращує фізичний стан, здатність утримувати воду та структуру ґрунту.
• Анаеробне травлення. Газ метану можна отримувати із сільськогосподарських відходів, особливо гною. Газ найкраще підходить для нагрівання, наприклад, при роботі бройлерів, нагріванні води, сушінні зерна тощо. Та анаеробне перетравлення сільськогосподарських відходів з утворенням багатого метаном газу є двоступеневою ферментацією. Спочатку кислотоутворюючі бактерії розщеплюють леткі тверді речовини до органічних кислот, які потім використовуються метаногенними організмами для отримання багатого метаном газу. Склад типового виробленого газу становить: метан, 50-70%; 2, 25-45%; N2, 0,5-3%; 2, 1-10% зі слідами H2S; а теплова цінність газу знаходиться в межах 18-25 МДж / м3 [9]. Одними з основних недоліків системи травлення є високі капітальні витрати та вибухові властивості метанового газу. Однак переваги значно перевищують вищезазначені недоліки. Анаеробне травлення робить можливим обробку та утилізацію великих відходів птиці, свиней та молочних тварин, мінімізуючи запах.
• Сорбенти при ліквідації важких металів. Надмірний викид важких металів у навколишнє середовище внаслідок індустріалізації та урбанізації створив велику проблему у всьому світі. На відміну від органічних забруднювачів, більшість з яких сприйнятливі до біологічної деградації, іони важких металів, такі як мідь, кадмій, ртуть, цинк, хром та іони свинцю, не розкладаються на нешкідливі кінцеві продукти. Наявність іонів важких металів є основною проблемою через їх токсичність для багатьох форм життя. Дослідження з обробки стоків, що містять важкі метали, показали, що адсорбція є високоефективною методикою видалення важкого металу з потоку відходів та активованого вугілля. В останні роки сільськогосподарські відходи виявились дешевою альтернативою для очищення стоків, що містять важкі метали, в процесі адсорбції. Недорогі сільськогосподарські відходи, такі як цукровий очерет, рисова лушпиння, тирса, кокосова лушпиння, олійна пальмова шкаралупа, кора німу тощо, усунення важких металів з стічних вод досліджувались різними відділами науки.
• Системи піролізу. У системах піролізу сільськогосподарські води нагріваються до температури 400-600 ° C за відсутності кисню, щоб випаровувати частину матеріалу. Це вважається вищою технологічною процедурою утилізації сільськогосподарських відходів. Інші - це гідрогазифікація та гідроліз. Вони використовуються для приготування хімічних речовин із сільськогосподарських відходів, а також для рекуперації енергії. Особливий інтерес для сільського господарства становить підготовка спиртів для палива, аміаку для добрив, глюкози для їжі та кормів. Піроліз сільськогосподарських відходів i нафти, вугілля та газу з низькою тепловою вартістю.
• Корми для тварин. У більшості країн, що розвиваються, проблема корму для тварин полягає в обмеженій доступності джерел білка, хоча докладаються великі зусилля для пошуку альтернативних добавок. Рослинні залишки мають високий вміст клітковини і мають низький вміст білка, крохмалю та жиру.

У 1975 році Європейською Радою була прийнята так звана Рамкова директива про відходи (the Waste Framework Directive - 75/442 / EEC), яка встановила загальні вимоги і основні визначення (поняття і терміни) в цій області. 

У 2006 р Директива була перевидана і «кодифікована» (приведена до тексту, що скасовує попередні версії), а сьогодні діє в своїй останній редакції від 2008 р під позначенням Directive 2008/98 / EC.

В ЄС ще в кінці 1990-х років було взято курс на радикальне скорочення біорозкладаних відходів. 

Ідеальним способом переробки органічних кухонних, садових і сільськогосподарських відходів є компостування. 

Сьогодні теорія компостування стала добре розробленої предметною областю науки, на практиці ж застосовуються найрізноманітніші системи - від технологій промислового компостування до домашніх (садових) компостерів. Сьогодні існують великі виробництва (composter plants), які охоплені Європейською мережею компостування (European Compost Network), що налічує 72 асоційованих члена з 27 країн ЄС і яка обслуговує понад 3000 підприємств.

Все більш перспективним стає інший спосіб переробки відходів в енергетичних цілях - виробництво біогазу. 

Під біогазом розуміється газ, одержуваний в спеціальних установках на основі анаеробного (безкисневого) метанового бродіння біомаси, як якою переважно використовується гній і відтворюється рослинна сировина. при існуючих технологіях одна тонна гною чи іншої біомаси дає близько 500 куб. л біогазу, що еквівалентно 350 л бензину. Європейський ринок біогазу в силу цих причин має стійку тенденцію до розширенню: щорічно обсяг виробництва тут росте не менше ніж на 20-25%.

В Україні поводження з відходами регламентується Законом України «Про відходи». Про досягнення українських компаній у сфері поводження з відходами сільського господарства розповіли представники підприємств під час Міжнародного форуму AGROGREENDEAL-2021. 

Джерело: прес-служба Ecobusiness Group

Запрошуємо на Експрес-курс підвищення кваліфікації менеджерів природоохоронної діяльності «УПРАВЛІННЯ ВІДХОДАМИ НА ПІДПРИЄМСТВІ», 15 червня 2021