CC BY
64
9. Efficiency of production of butter with vegetable additives / N.V. Soboleva, V.V. Borisova, V.A. Lyashenko et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2019; 77(3): 263-265.
10. Prokopov S.P., Golovin A. Yu., Maltseva E.I. Operational materials: a textbook. Omsk: Omsk State University, 2021. 87 p.
11. Nikolaeva T.A., Shumilova A.D., Golovacheva O.V. Butter: benefits and harm. Alley of Science. 2018; 21(7-5): 243-247.
12. Merkulova N.G. Modern methods of control. Dairy industry. 2011; 4: 30-32.
13. Shidlovskaya V.P. Organoleptic properties of milk and dairy products. Handbook. M.: KolosS, 2013. 360 p.
Мария Владимировна Дидык, магистрант, [email protected] Наталья Владимировна Соболева, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, [email protected]
Виктория Владимировна Почапская, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, [email protected] РенатКуспанович Баймухамбетов, старший преподаватель, [email protected] Константин Александрович Дикунов, магистрант, [email protected]
Maria V. Didyk, Master's degree student, [email protected]
Natalia V. Soboleva, Candidate of Agriculture, Associate Professor, [email protected] Victoria V. Pochapskaya, Candidate of Agriculture, Associate Professor, [email protected] Renat K. Baymukhambetov, Senior lecturer, [email protected] Konstantin A. Dikunov, Master's degree student, [email protected]
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 16.09.2022; одобрена после рецензирования 05.10.2022; принята к публикации 05.10.2022.
The article was submitted 16.09.2022; approved after reviewing 05.10.2022; accepted for publication 05.10.2022.
-Ф-
Научная статья УДК 633.52
Анализ возможностей утилизации и переработки сельскохозяйственных отходов
Людмила Владимировна Фисунова, Анастасия Вячеславовна Вишневская
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Статья посвящена актуальной проблеме - переработке сельскохозяйственных отходов. Сельское хозяйство оказывает санитарно-экологическое влияние на экологическую ситуацию. Остаточные удобрения, ядохимикаты и сельскохозяйственные отходы загрязняют окружающую среду. Вместе с тем большая часть сельскохозяйственных отходов - это довольно ценное сырьё, которое пригодно для вторичного использования. Внедрение малоотходных и безотходных технологий, построенных на внесении в оборот всех сырьевых ресурсов, снижает негативное влияние на окружающую среду. Проанализированы современные технологии переработки сельскохозяйственных отходов, которые внедряются с целью обеспечения их повторного использования в народном хозяйстве и получения сырья, энергии, изделий и материалов. Рассмотрены отличия переработки отходов от процесса утилизации. Показано, что переработка может предотвратить утилизацию потенциально полезных материалов и сократить потребление первичного сырья, тем самым снизив потребление энергии, загрязнение воздуха (от сжигания), загрязнение воды и почвы (от захоронения).
Ключевые слова: сельскохозяйственные отходы, утилизация, переработка, методы, окружающая среда.
Для цитирования: Фисунова Л.В., Вишневская А.В. Анализ возможностей утилизации и переработки сельскохозяйственных отходов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 5 (97). С. 232 - 236.
Original article
Analysis of the possibilities of utilization and processing of agricultural waste
Lyudmila V. Fisunova, Anastasia V. Vishnevskaya
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. The article is devoted to the actual problem - the processing of agricultural waste. Agriculture has a sanitary and environmental impact on the ecological situation. Residual fertilizers, pesticides and agricultural waste pollute the environment. At the same time, most of the agricultural waste is a fairly valuable raw mate-
rial that can be recycled. The introduction of low-waste and waste-free technologies based on the introduction of all raw materials into circulation reduces the negative impact on the environment. Modern technologies for the processing of agricultural waste are analyzed, which are being introduced to ensure their reuse in the national economy and the production of raw materials, energy, products and materials. The differences of waste processing from the recycling process are considered. It has been shown that recycling can prevent the disposal of potentially useful materials and reduce the consumption of primary raw materials, thereby reducing energy consumption, air pollution (from incineration), water and soil pollution (from landfill).
Keywords: agricultural waste, disposal, processing, methods, environment.
For citation: Fisunova L.V., Vishnevskaya A.V. Analysis of the possibilities of utilization and processing of agricultural waste. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 97(5): 232-236. (In Russ.).
Актуальность данной темы заключается в том, что сельскохозяйственные отходы наносят значительный вред окружающей среде, а практические методы утилизации и переработки отходов могут дать сельскохозяйственным организациям преимущества и, самое главное, помогут снизить вред, наносимый окружающей среде.
Цель исследования - анализ различных практических способов переработки отходов сельскохозяйственной промышленности; задачи - анализ воздействия сельскохозяйственных отходов на природную среду; изучение отечественных и зарубежных методов утилизации и переработки отходов животноводства и растениеводства [1].
Материал и методы. Объектом исследования были сельскохозяйственные отходы.
Отходы животноводства включают в себя навоз и сточные воды животноводческих ферм, остатки костей, шкур, перьев после переработки мяса и многое другое (рис. 1). К отходам растениеводства относятся ботва и солома с полей, удобрения, пестициды, а после переработки остаётся шелуха. Отходы растениеводства загрязняют окружающую среду гораздо меньше, чем отходы животноводства. Растения загрязняют атмосферный воздух и почву в результате гниения или сжигания вместо повторного использования или переработки. Недобросовестное использование удобрений и пестицидов влияет на водную среду. Что касается отходов животноводства, то они загрязняют почти всю биосферу, если их должным образом не перерабатывать или не утилизировать.
Загрязнение воды происходит в результате сброса неочищенных сточных вод, содержащих навоз, в водоёмы, что приводит к загрязнению рыбы и ухудшению качества той же воды, которая используется для ухода за животными. Не стоит забывать и о грунтовых водах, они также загрязняются в результате внесения жидкого навоза в почву, что приводит к загрязнению водозаборов, колодцев, кроме того, грунтовые воды часто сообщаются с открытыми водоёмами [2].
Загрязнителями атмосферы являются все помещения для животноводства, а также хранилища сточных вод, поля фильтрации и поля орошения. В таких зонах атмосферный воздух загрязнён аммиаком, микроорганизмами, пылью и другими веществами, имеющими неприятный
запах, распространяющийся на расстояние до 10 км вокруг комплексов.
Загрязнение почвы и ухудшение её качества также связано с продуктами жизнедеятельности животных. Навоз, мочевина, лекарства, добавляемые в корма для животных, - всё это приводит к химическому загрязнению почвы, что становится причиной различных заболеваний не только животных, но и человека, а также к ухудшению общей экологической обстановки.
Существует много различных способов переработки и утилизации отходов животноводства. Так, компостирование в основном используется для приготовления подстилочного навоза. Технологии компостирования полужидкого навоза, гомогенизации, разделения жидкого навоза на фракции в резервуарах для хранения, механического разделения жидкого навоза на фракции, разделения жидкого навоза с полной биологической очисткой жидкой фракции, разделения жидкого навоза с частичной биологической очисткой жидкой фракции и другие стали наиболее общими для бесподстилочного содержания животных [3].
Ш Навоз КРС, 76 % Ш Навоз свиной, 16 %
ЕЗ Навоз птичий, 6 % И Навоз других видов
животных, 2 %
Рис. 1 - Структура образования отходов животноводства
Навоз можно использовать не только в качестве удобрения, но и в качестве альтернативного источника энергии. Во время анаэробной ферментации образуется биогаз, который впоследствии может служить отличным топливом. Эта технология основана на сложных процессах биологического разложения органических веществ.
Доля сельскохозяйственных отходов ежегодно растёт вместе с увеличением численности населения мира и увеличением производства продуктов питания. Для реализации принципов бережливого производства каждому сельскому предприятию необходимо выявить наиболее вредные факторы для окружающей среды, изучить многогранность проблемы рационального использования сырья
[4, 5].
Побочные продукты, полученные при выращивании растений, разведении сельскохозяйственных животных, работе сельскохозяйственных предприятий, классифицируются как сельскохозяйственные отходы. Их опасность для окружающей среды, методы обезвреживания и утилизации, так же как и в животноводстве, напрямую зависят от типа.
Результаты и обсуждение. Существует много различных способов переработки и утилизации отходов животноводства [6]. Рассмотрим наиболее распространённые российские технологии, из зарубежных - канадскую и итальянскую, которые применяется в сельском хозяйстве РФ.
Канадская компания по переработке куриного помёта производит оборудование для его переработки в сухое топливо. Этот продукт имеет почти такую же калорийность, как и древесина. Измельчение и сушка куриного помёта происходят одновременно. После того как влажный навоз погружается в камеру ротора, на него воздействует кинетическая энергия ротора. Центробежная сила отслаивает воду, а затем измельчает сухую часть за счёт трения. Температура внутри камеры колеблется в пределах 70...90 °С, что также ускоряет отделение влаги. На выходе получается сухой порошок, содержащий около 10 - 12 % влаги, который можно использовать в качестве альтернативного источника энергии путём сжигания в пылевых печах, а также для производства удобрений. Эта система используется в таких странах, как США, Канада, Япония, Корея, Бразилия, Малайзия и др.
Итальянская технология основана на современных представлениях о естественном носителе плодородия - гумусе. Итальянская технология получения искусственного перегноя из органических отходов основана на процессе смешивания предварительно очищенного от включений навоза с ионными носителями. Полученную однородную массу подают в реактор, где образуется перегной. Разница между представленными технологиями в том, что в рамках итальянской технологии
ускоряется образование гумуса под воздействием электрических полей и снижаются энергозатраты на производство 1 т удобрений.
Использование отходов растениеводства так же широко распространено, как и отходов животноводства. Они используются в производстве кормов, биоэнергетике, в качестве подстилки для животных, в качестве удобрений и в других областях [7, 8].
Например, от 2 до 3 кг соломы на гол. в день заменяет 20 % сухого вещества в рационе коров во время лактации. Листья и стебли кукурузы измельчают и скармливают молодым и сухостойным коровам. Стержни кукурузных початков содержат ферментируемую клетчатку, используемую в условиях дефицита кормов. Перед скармливанием растительные отходы должны быть подвергнуты термической и микробиологической обработке. Применяют такие виды обработки, как биологическая (силос и дрожжи) и химическая (прокаливание).
Кроме того, солому часто используют в качестве подстилки для животных. Она хорошо сохраняет тепло, образует изолирующий слой между животным и полом помещения, впитывает влагу. Чаще всего используется измельчённая солома. Измельчённая солома поглощает больше жидкости, что впоследствии улучшает способ её утилизации - вспашку. Лучшей соломой для подстилки является ржаная [9].
Отходы растениеводства являются отличным удобрением. Солома улучшает физико-химические свойства почвы, возвращает в почву азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы, всё это приводит к улучшению качества почвы. Также остатки растений можно превратить в перегной с помощью специальных препаратов (Rhizobact SP) или червей (так называемый биогумус). Также была разработана технология экспресс-компостирования растительных остатков для получения высокоэффективного удобрения - биокомпоста. В нём содержатся все необходимые вещества и элементы для роста и развития растений.
Также вариантом переработки отходов растениеводства является производство из них различных видов топлива. Способы производства: прямое сжигание, пиролиз, быстрый пиролиз, газификация, синтез, каталитическая деполимеризация. Главным преимуществом такого топлива является высокая экологичность.
Животноводство и отрасли, перерабатывающие сельскохозяйственное сырьё, создают самую большую проблему в области сельского хозяйства - проблему утилизации отходов, которые занимают значительные площади и являются мощным источником загрязнения [10]. Присутствие патогенных организмов в таких отходах может вызвать вирусные и паразитарные
заболевания у людей. В почве могут распространяться возбудители различных инфекционных заболеваний (сибирской язвы, газовой гангрены, столбняка, ботулизма). Среди патогенных микроорганизмов, временно обитающих в почве, преобладают возбудители кишечных инфекций (паратиф, брюшной тиф, дизентерия, холера, сальмонеллёз, амебиаз, бруцеллёз, лептоспироз, туляремия, чума, коклюш). Некоторые из этих бактерий могут сохраняться в почве длительное время: возбудители холеры, паратифа и тифа - до 4 мес., туляремии - до 3 мес., бруцеллёза - до 6 мес. Возбудители туберкулёза, микозов, дифтерии и лепры сохраняют жизнеспособность от 3 - 4 недель до 16 мес.
В настоящее время в России существует несколько приёмов подготовки навоза к использованию [11]: анаэробное сбраживание, с получением биогаза; аэробная биотермическая ферментация: в стационарных ферментаторах и в буртах. Практически все методы подготовки требуют высоких капитальных затрат. Кроме того, применяемое оборудование имеет высокую металлоёмкость и энергопотребление, что ставит под вопрос экономическую целесообразность процесса.
В связи с этим метод аэробного компостирования в буртах является практически единственно осуществимым в реальных условиях. Этот способ позволяет получать экологически чистое удобрение, не содержащее способных к прорастанию семян сорных растений, личинок гельминтов и не требующее внесения пестицидов.
Важнейшие факторы, влияющие на температурный режим в буртах и интенсивность биотермического процесса при компостировании подстилочного навоза - гомогенность исходной массы и степень её аэрации. Но в связи с отсутствием необходимого технологического оборудования обеспечение оптимальных параметров этих показателей в хозяйствах затруднено. Органическое вещество разлагается аэробными мезо- и термофильными микроорганизмами, для жизнедеятельности которых необходим кислород, особенно в первый период компостирования.
Дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства, его механизация и химизация земель значительно повышают роль охраны окружающей среды в сельском хозяйстве. Экологические требования столь существенны и принципиально важны, что, не соблюдая их, нельзя говорить об экономической эффективности АПК в России.
Обычно заражение человека происходит при контакте с павшими или больными животными, через заражённые овощи, сырьё и продукты, полученные от больных животных (молоко, мясо, шерсть), а также через слизистую оболочку или
повреждённую кожу при контакте с заражённой почвой. Не менее опасным является загрязнение поверхностных и подземных вод при фильтрации осадков через загрязнённую почву.
Самоочищение почвы от таких загрязнений практически не происходит или происходит очень медленно. Почва долгое время оставалась главным местом сохранения в природе таких стойких и токсичных соединений. Эти соединения могут участвовать в круговороте веществ, поступая из почвы в открытые водоёмы, грунтовые воды, растения и по пищевым цепочкам - с водой, рыбой и растениями - в организм человека.
Вывод. Различные методы переработки и утилизации сельскохозяйственных отходов предоставляют огромные возможности для улучшения качества производимой продукции, а также для предотвращения нанесения непоправимого вреда окружающей среде. На данный момент все сферы производства поставили под угрозу здоровье и жизнь человека, их дальнейшая неконтролируемая деятельность может привести к необратимым последствиям в биосфере в целом. Развитие науки и техники может предотвратить дальнейшее вредное воздействие на биосферу. Использование малоотходного и безотходного производства оказывает положительное влияние на всю сферу сельского хозяйства и не только. Создание замкнутых производственных циклов является наиболее приоритетным направлением развития.
Список источников
1. Андреев Л.Н., Басуматорова Е.А. Мониторинг состояния воздушной среды вблизи крупных животноводческих комплексов Тюменской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 5 (85). С. 179 - 181.
2. Рециклинг отходов в АПК: справочник / И.Г. Голубев, И.А. Шванская, Л.Ю. Коноваленко и др. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. 296 с.
3. Безопасные технологии использования и утилизации отходов предприятий, перерабатывающих животноводческую продукцию: науч. докл. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. 66 с.
4. Сидоренко О.Д., Черданцев Е.В. Биологические технологии утилизации отходов животноводства: учеб. пособие. М., 2001. 74 с.
5. Жеребцов Б.В., Басуматорова Е.А., Сашина Н.В. Анализ состояния и перспектив технологического развития российского топливно-энергетического комплекса // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 1 (93). С. 187 - 191.
6. Житин Ю.И., Стекольникова Н.В. Приёмы использования отходов производства в агроэкосистемах Центрального Черноземья. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I, 2015. 218 с.
7. Воротников И.Л., Петров К.А., Кононыхин В.В. Ресурсосберегающее развитие перерабатывающих отраслей АПК // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2010. № 10. С. 21 - 23.
8. Курышев А.А., Сысоева Е.Д. Характеристика предприятия по переработке биоотходов как потенциального источника загрязнения окружающей среды // Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы: VI Междунар. науч.-практич. конф., Севастополь, 16 - 18 сентября 2019 года. Севастополь: «Цифровая полиграфия», 2019. С. 113 - 116.
9. Ганенко И. Первый масличный миллион (Животноводство генерирует спрос на сою: её посевы превысили 1 млн га) // Агроинвестор. 2010. № 6. С. 38 - 41.
10. Самойлова Т.Ф. Обоснование параметров и режимов работы мобильного смесителя компонентов компоста: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Зерноград, 2016. 22 с.
11. Карнаухов И.Е., Нижник Н.Н. Состояние и обоснование перспективы развития ресурсосберегающей технологии производства кормов из вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. 2008. № 4. С. 126 - 128.
References
1. Andreev L.N., Basumatorova E.A. Monitoring the state of the air environment near large livestock complexes in the Tyumen region. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020; 85(5): 179-181.
2. Waste recycling in the agro-industrial complex: a reference book / I.G. Golubev, I.A. Shvanskaya, L.Yu. Konovalenko et al. M.: Federal State Budgetary Scientific Institution "Rosinformagrotekh", 2011. 296 p.
3. Safe technologies for the use and disposal of waste from enterprises processing livestock products: scientific. report M.: FGNU «Rosinformagrotech», 2006. 66 p.
4. Sidorenko O.D., Cherdantsev E.V. Biological technologies for the disposal of animal waste: textbook. allowance. M., 2001. 74 p.
5. Zherebtsov B.V., Basumatorova E.A., Sashina N.V. Analysis of the state and prospects of the technological development of the Russian fuel and energy complex. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 93(1): 187-191.
6. Zhitin Yu.I., Stekolnikova N.V Methods for the use of production waste in the agroecosystems of the Central Chernozem Region / Voronezh: Voronezh State Agrarian University. Emperor Peter I, 2015. 218 p.
7. Vorotnikov I.L., Petrov K.A., Kononykhin V.V. Resource-saving development of the processing industries of the agro-industrial complex. Economics of agricultural and processing enterprises. 2010; 10: 21-23.
8. Kuryshev A.A., Sysoeva E.D. Characteristics of a biowaste processing enterprise as a potential source of environmental pollution // Ecological geology: theory, practice and regional problems: VI Intern. scientific-practical. Conf., Sevastopol, September 16-18, 2019. Sevastopol: «Digital printing», 2019. P. 113-116.
9. Ganenko I. First oilseed million (Livestock generates demand for soybeans: its crops exceeded 1 million hectares). Agroinvestor. 2010; 6: 38-41.
10. Samoilova T.F. Substantiation of the parameters and modes of operation of a mobile mixer of compost components: avtoref. dis. ... Cand. Tech. Sci. Zernograd, 2016. 22 p.
11. Karnaukhov I.E., Nizhnik N.N. State and substantiation of the prospects for the development of resource-saving technology for the production of feed from secondary raw materials (VSR). Bulletin of the Russian State Agrarian Correspondence University. 2008; 4: 126-128.
Людмила Владимировна Фисунова, старший преподаватель, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3658-8398
Анастасия Вячеславовна Вишневская, соискатель, vishnevskaya.av@edu .gausz.ru, https://orcid.org/0000-0002-0404-6570
Lyudmila V. Fisunova, Senior lecturer, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3658-8398
Anastasia V. Vishnevskaya, research worker, vishnevskaya.av@edu .gausz.ru, https://orcid.org/0000-0002-0404-6570
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 23.08.2022; одобрена после рецензирования 15.09.2022; принята к публикации 05.10.2022.
The article was submitted 23.08.2022; approved after reviewing 15.09.2022; accepted for publication 05.10.2022. -♦-
