CC BY
13
УДК 631.95:631.862 DOI 10.51794/27132064-2021-1-89
ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИЧНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА
ЗАПАДНЫХ СТРАН
В.Ю. Сидорова, доктор сельскохозяйственных наук
Институт механизации животноводства - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
E-mail: gdi20071@yandex.ru
Аннотация. Рассмотрен опыт Евросоюза и других стран, в т. ч. США, при обращении с биоотходами (БО) животных. Рассмотрены национальная стратегия западных стран преобразования биоотходов в различные виды энергии и экономическая эффективность проводимых экологических мероприятий. В настоящее время основной формой утилизации биоотходов является их компостирование и дальнейшее употребление в виде биогумуса и органическихудобрений. Мощность систем производства электроэнергии на заводах и установках по термоутилизации биоотходов равняется 2,3 ГВт. В «зеленой» экономике западных стран к настоящему времени накоплен большой цифровой ресурс управления биоотходами, который позволяет сделать вывод о наилучшей эффективности их утилизации посредством не термообработки, а хранения, компостирования и захоронения, в т. ч. в форме биоудобрений при развитии органического животноводства. Установлено, что к2030 г. компостирование биоотходов и захоронение их в форме биогумуса станут основными способами и технологиями утилизации биоотходов в странах ЕС и США: с 2017 г. количество термообрабатывающих заводов-утилизаторов сократилось здесь на 15 объектов общей мощностью 520 МВт, что связано с активным развитием новых технологий переработки биоотходов, наличием обширных площадей, пригодных для строительства современных полигонов утилизации, низкой экологической безопасностью мусоросжигательных заводов и установок, развитием цифровых технологий [1]. Ключевые слова: биоотходы, управление биоотходами, компостирование, захоранивание, утилизация биоотходов.
Введение. Производственные ресурсы западных стран при применении экологичного ведения животноводства разделены на функциональные комплексы, среди которых особое значение имеет регулярная и своевременная утилизация вредных биоотходов. Без экологически чистой утилизации биоотходов невозможна сертификация органического сельского хозяйства, известного как «Зеленая экономика». «Зеленая экономика» начала развиваться в рамках экологически ориентированной экономики западных стран в середине прошлого века, но только в настоящее время, к 2015-2018 годам, получила свое законченное выражение. Основа «Зеленой экономики» состоит в поступательном устойчивом развитии аграрной отрасли, в том числе животноводства, предполагающем использование современной техники и организации труда для поддержания естественных биологических ресурсов окружающей среды. По сути, «Зеленая экономика» изначально ставит целью регулирование отношений между агропро-
мышленным производством и окружающей природой.
К 2018 году на Западе была в основном сформулирована программа развития, названная «Инициатива «зеленой» экономики», которая включала в себя деятельность по трем основным направлениям:
- активную взаимосвязанную деятельность по экологическому преобразованию окружающего мира;
- организацию центров по внедрению принципов экологического преобразования окружающего мира в рамках концепции «Зеленой экономики»;
- привлечение широкого числа агропредприятий для организации практической деятельности в рамках концепции программы «Инициатива «зеленой» экономики».
Новую парадигму экологического развития приняли такие страны мира, как США, Швеция, Швейцария, Великобритания, Норвегия, Франция, Ирландия, Финляндия, Япония, Корея, Новая Зеландия, Мексика и т. д.
В США вступила в силу Национальная программа производства экологической продукции (NOP). Благодаря совместной деятельности этих и многих других стран, к 2018 году сотни миллиардов долларов были направлены на борьбу с негативными климатическими изменениями, охрану окружающей среды и поддержание качества возобновляемых ресурсов, рациональное использование невозобновляемых ресурсов и утилизацию биоотходов животноводческих предприятий, представляющих собой высокую степень экологической опасности.
В сложившейся ситуации альтернативным решением проблемы экологического животноводства явилось внедрение системы органического сельского хозяйства в рамках концепции «Зеленой экономики». В связи с этим Международная организация движения за органическое сельское хозяйство характеризует экологическое животноводство как систему, поддерживающую плодородие почв, развитие эко- и зоосистем при экологически безопасном обращении с опасными биоотходами. Для решения вопросов утилизации биоотходов в США существуют десятки IT- и технологических компаний, которые решают вопросы в сфере трансформации БО методами цифровизации. Темпы цифровизации в этом сегменте переработки остаются одними из самых высоких - в 2020 году объем этого рынка составил 232 млн долларов. Именно за ними будущее в решении одной из самых серьезных экологических проблем окружающей среды.
Материал и методы исследований. При проведении исследований использовались общепринятые методы зоотехнического анализа, математико-статистического, экономико-статистического анализа, методы разработки целевых комплексных программ, методы моделирования и перспективного прогнозирования и некоторые другие, характеризующие экологическое разведение крупного рогатого скота западных стран.
Обсуждение собственных исследований. Как показали исследования, более 90% всего мирового объема продаж органической продукции сельского хозяйства, в том числе в
виде экологически чистых удобрений, приходится на Европу и Северную Америку. За последние 15 лет мировые продажи органической экопродукции, произведенной в рамках программы «зеленой» экономики, в этих странах увеличились более чем в 5 раз. В целом, емкость рынка органической биопродукции США - 24,3 млрд евро, Германии -7,6 млрд евро, Франции - 4,4 млрд евро, Китая - 2,4 млрд евро, Канады - 2,3 млрд евро, Великобритании - 2,0 млрд евро, а площадь сельхозугодий, предназначенных для производства экологически чистых продуктов, составляет 43,1 млн га.
Исследование опыта топовых стран-участниц движения «Зеленой экономики» в рамках программы утилизации биоотходов показало, что эти проблемы решаются здесь с учетом особенностей экономической модели страны, то есть уровень развития экономики оказывает прямое влияние и на стоимость обращения с БО. В странах с высоким уровнем дохода на душу населения (более 11 тыс. долларов, например, в США или Англии) стоимость обращения с отходами в 5-10 раз выше, чем в бедных странах мира с показателями дохода менее 0,9 тыс. долларов на душу населения.
Основные технологии утилизации биоотходов способствуют загрязнению всех сред обитания (воды, воздуха, земли и продовольственной продукции при ее производстве) посредством загрязняющих веществ (ЗВ), образующихся при сельхозпроизводстве, аграрной трудовой деятельности, переработке продукции, поэтому управление БО с каждым годом становится все более ощутимой проблемой не только в США, но и в других странах мира: объем образования БО увеличился здесь вдвое, составив в 2015 году 1,3 млрд т.
Рынок БО является одним из крупнейших в мировой индустрии - его размер в 2018 г. составлял 1,1 млрд долл., по прогнозам он достигнет 1,3 млрд долл. к 2022 г., а в 2050 -2,72 млрд долл. В сегменте производства интеллектуальных систем для сортировки и переработки БО задействованы компании Zen-Robotics (производство робототехники для сканирования и сортировки биологических
отходов) и Sadako Technologies - роботизированная система MAX-AI для сбора и утилизации биологических отходов, а также интеллектуальные системы Steinert Global, Recycle Track Systems, AMP Robotics, Cleanrobotics, OEM Sherbrooke и др. [2, 3].
В настоящее время в США, экономически развитой стране мира, на 1 голову крупного рогатого скота производится от 40 до 60 и более кг биологических отходов в день, причем эта величина непрерывно растет и увеличивается каждое десятилетие на 1,5%. Управление таким огромным количеством отходов обходится недешево - стоимость утилизации тонны отходов при поддержании инфраструктуры утилизации превышает 100 долларов в день [4]. Основные принципы управления биоотходами в США основаны на таких положениях, как комплексная взаимосвязь и взаимодействие служб контроля и утилизации биоотходов, привлечение местных ресурсов для утилизации биоотходов в животноводстве, выделение первоочередных проблем загрязнения окружающей среды биоотходами животноводства для их устранения, реализация адресных программ улучшения экологической безопасности окружающей среды.
Экологическая чистота окружающей среды в западных странах достигается организацией, строительством и развитием инфраструктуры перерабатывающих предприятий для утилизации биоотходов, среди которых:
- установки, сортирующие биоотходы по способам утилизации;
- установки крематоры-утилизаторы для термообработки и утилизации биоотходов;
- заводы, создающие из биоотходов экологически чистые, быстро деградируемые в природных условиях материалы [5].
Известно, что на конец 2015 г. в 20 штатах США функционировал 71 завод по термообработке и утилизации биоотходов. Установленная мощность систем производства электроэнергии на таких предприятиях составляла 2,3 ГВт, что соответствовало <1% установленной мощности всех энергообъектов США. Так, завод West Palm Beach-2, введенный в эксплуатацию в 2015 году в штате Флорида, имел мощность 95 МВт.
Изучение современного опыта управления отходами в ЕС и США показало, что на смену прежним локальным методам избавления от биоотходов путем термообработки пришли современные полигоны захоронения и промышленные утилизаторы, оборудованные в соответствии с санитарными, пожарными, экологическими и строительными правилами и нормами. Они, в частности, имеют водонепроницаемое дно, необходимое для того, чтобы загрязненные жидкости не попадали в почву или в подземные воды. Такие установки успешно применялись и хорошо зарекомендовали себя в сельской местности, в условиях большого скопления людей и животных для экологической безопасности окружающей среды. Для сбора, переработки, хранения и транспортировки биомассы БО был предусмотрен специализированный транспортный парк, состоящий из бункеров систем хранения, а также систем погрузки-выгрузки биоотходов.
Основными технологиями утилизации биоотходов, получающими все большее развитие в странах ЕС и США в настоящее время, являются компостирование биоотходов и дальнейшее использование их в форме биогумуса [6]. С начала девяностых годов количество биогумуса, перерабатываемого данными методами, увеличилось в 5,5 раз - с 4,2 до 23 млн т [7]. Установлено, что с 2016 года количество термообрабатывающих заводов сократилось на 15 объектов общей мощностью 520 МВт, что было связано с активным развитием новых технологий переработки отходов, наличием обширных площадей, пригодных для строительства современных полигонов утилизации, низкой экологической безопасностью термообрабатывающих заводов, а также общественными действиями, что в итоге подвело к решению отказаться от дальнейшего развития политики термоутилизации биоотходов в стране.
Получению биогумуса и производству компоста благоприятствует низкий тариф на прием и хранение БО, который в 1,5 раза ниже тарифа на термоутилизацию. Это объясняется тем, что в США и ЕС действуют рыночные тарифы на БО, и полигоны за-
хоронения ввиду более низких операционных затрат способны устанавливать более низкие ставки на прием биоотходов, чем термообрабатывающие предприятия.
О получении различных источников энергии при утилизации мусора и биоотходов в США (и таким образом создании преференции перевода проблемы биосырья из «отходов в доходы») сообщали многие авторы. По нашему мнению, особенно интересным оказалось сообщение о поддержке правительством США мер по утилизации биологического мусора. Например, в отношении объектов генерации электроэнергии из БО в ряде штатов США (на Гавайях, в Калифорнии и др.) действует механизм договоров поставки мощности, в рамках которых потребитель обязуется покупать мощность в виде электроэнергии, тепловой энергии, пара напрямую от объекта генерации по установленной цене. Для рентабельности утилизации биоотходов современными способами также применяются инвестиционные налоговые льготы для производств с долей электроэнергии биотехнологического преобразования биомассы БО в энергетическом секторе. Механизм, запущенный Министерством энергетики США еще до 2016 г., распространялся на установки по комбинированному производству электроэнергии и теплоты, в том числе работающие на биомассе. В штате Невада применяется, например, уменьшение налога на имущество для электрогенерирующих биоустановок.
Газ при термообработке высушенных биоотходов собирается в газохранилище. Такие газохранилища предназначены также для сбора свалочного газа со свалок, очистных сооружений, установок принудительной очистки и загнаивания отходов, установок утилизации органического мусора. Таким образом, переработка органических биоотходов превращает их в экологически чистые удобрения, строительные конструкции - панели, кирпичи, тепловые потоки. А различные виды технологий использования газов от термообработки и утилизации высушенных твердых разделенных фракций биоотходов используются для обогрева, систем приготовления продуктов питания и напитков, а также
в мясоперерабатывающей, молочной и пивоваренной промышленности [8].
В экономически развитых странах с большой долей биоотходов от животноводства активно развивается практика рециклинга, что позволяет увеличивать объем БО, направляемый на вторичную переработку, более чем в два раза или до 66,4 млн т каждые 10 лет. Предположительно, в ближайшей перспективе в западных странах наибольшее распространение получат такие тенденции рынка технологий цифровой трансформации в области обращения с БО, как концепция «Умная ферма», «Платформа как коммерческая услуга», «Технологическое оборудование - как коммерческая услуга».
По состоянию на начало 2020 года в странах США, Северной Америки и Западной Европы разрабатывается наибольшее количество смарт-технологий и оборудования для обращения с биологическими отходами: к ним относятся роботизированные системы, специализированные мобильные приложения, системы учета и аналитики, программное обеспечение и др. В настоящее время развитие рынка цифровых решений в перерабатывающей отрасли идет по следующим основным направлениям: «умные» контейнеры, «умная» логистика, /Г-технологии по производству и внедрению интеллектуальных систем переработки и утилизации БО, разработка и применение облачных технологий и пользовательских интерфейсов.
Вывод. Производственные ресурсы западных стран при экологическом ведении животноводства разделены на функциональные комплексы, среди которых особое значение имеет регулярная и своевременная утилизация вредных биоотходов. Без экологически чистой утилизации биоотходов там невозможна сертификация органического сельского хозяйства «Зеленая экономика».
В настоящее время основной формой утилизации биоотходов является получение компоста и биогумуса для дальнейшего использования после переработки и высушивания. Установлено, что мощность систем производства электроэнергии на имеющихся термообрабатывающих заводах и установках-утили-
заторах составляет 2,3 ГВт. В экономике западных стран к настоящему времени накоплен большой цифровой ресурс управления биоотходами, который позволяет сделать вывод о наилучшей эффективности не термообработки, а хранения, компостирования и дальнейшего использования биоотходов, в т. ч. в форме биоудобрений при развитии органического животноводства.
Установлено, что к 2030 году основными способами и технологиями утилизации биоотходов в странах ЕС и США будут компостирование биоотходов и их дальнейшее применение в форме биогумуса: с 2017 года количество термообрабатывающих заводов и установок сократилось здесь на 15 объектов общей мощностью 520 МВт, что связано с активным развитием новых технологий переработки биоотходов, наличием обширных площадей, пригодных для строительства современных полигонов утилизации, низкой экологической безопасностью термообрабатывающих заводов и установок, развитием цифровых технологий.
Литература:
1. The Global Green Economy Index. Dual Citizen LLC, 2016. С. 22-28.
2. Kolosova O.Y. Noosphere aspects of ecological problems // Scientific almanac of the Black sea's countries. 2015. № 6. Р. 53-56.
3. The concept of ecologically oriented progress and natural resource preservation / Gasanov M. et al. // IOP Conference Series. 2017. Р. 012025
4. Palagin A.V. The noosphere paradigm of the development of science and artificial intelligence // Cybernetics and Systems Analysis. 2017. Vol. 53. P. 503-511.
5. Ogden M. The anthropocene viewed from vemadsky's noosphere. URL: https://action.larouchepac.com/ the an-thropocene
6. Nelson R.D. Scientific evidence for the existence of a true noosphere // The GCP: Evidence for Noosphere. Astana, 2010. 18 p.
7. Dobbs R. Mobilizing for a resource revolution // Mc-Kinsey Quarterly. 2012. 15 p.
8. Page A. New Corporate Forms and Green Business // Environmental Protection, Law and Policy. 2013. Vol. 37, № 2. P. 347-373.
Literatura:
1. The Global Green Economy Index. Dual Citizen LLC, 2016. S. 22-28.
2. Kolosova O.Y. Noosphere aspects of ecological problems // Scientific almanac of the Black sea's countries. 2015. № 6. R. 53-56.
3. The concept of ecologically oriented progress and natural resource preservation / Gasanov M. et al. // IOP Conference Series. 2017. R. 012025
4. Palagin A.V. The noosphere paradigm of the development of science and artificial intelligence // Cybernetics and Systems Analysis. 2017. Vol. 53. R. 503-511.
5. Ogden M. The anthropocene viewed from vernadsky's noosphere. URL: https://action.larouchepac.com/_the_an-thropocene
6. Nelson R.D. Scientific evidence for the existence of a true noosphere // The GCP: Evidence for Noosphere. Astana, 2010. 18 r.
7. Dobbs R. Mobilizing for a resource revolution // Mc-Kinsey Quarterly. 2012. 15 p.
8. Page A. New Corporate Forms and Green Business // Environmental Protection, Law and Policy. 2013. Vol. 37, № 2. P. 347-373.
FEATURES OF ECOLOGICAL LIVESTOCK IN WESTERN COUNTRIES V.Y. Sidorova, doctor of agricultural sciences Institute of livestock mechanization - filial of FGBNY FNAC VIM
Abstract. This article discusses the European Union and other countries, including the United States experience in the field of animal biowaste (BO) management. The national strategy of Western countries for bio-waste converting into various types of energy and the economic efficiency of environmental measures are considered. Currently, the main form of utilization of biowaste is their composting and further use in the form of biohumus and organic fertilizers. It is established that the capacity of power generation systems on biowaste thermoutilization is 2.3 GW. Meanwhile, the Western countries' economy has accumulated a large digital resource for biowaste management, that allows to conclude that the best efficiency is not biowaste burning, but storing, composting and burying, including in the form of biofertilizers, at the organic livestock development. It is established that by 2030, the recycling biowas-te's main methods and technologies in the EU and the United States will be biowaste's composting and dumping in the form of biohumus: since 2017, the number of incineration plants here has decreased in 15 objects with a total capacity of520 MW, due to the new technologies for processing biowaste's active development, as well as the extensive areas suitable for the modern landfills' construction, incineration plants and installations' low environmental safety and digital technologies' development [1].
Keywords: biowaste, biowaste management, composting, biowaste burring, biowaste disposal.
