CC BY
6480
Оборудование для животноводства
www.agroyug.ru
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА
Аннотация. В условиях увеличения численности населения Земли и соответствующего роста спроса на продовольствии, особенно на животный белок, птицеводство играет большую роль в питании человека. Промышленное птицеводство является одной из немногих отраслей, которая способна в короткий срок существенно нарастить производство высокоценного животного белка. Внимание общественности к экологии, ужесточающиеся требования к животноводческим производствам, приводят к пересмотру существующих практик хозяйствования, повсеместному внедрению современных технологий, повышающих рентабельность производства, позволяющих переработать отходы производства с получением продуктов с добавленной стоимостью.
Ключевые слова: птицеводство, помет, переработка, технология, экология.
Abstract. With the growth of the world's population and the corresponding growth in demand for food, especially for animal protein, poultry farming plays an important role in human nutri-tion. Industrial poultry farming is one of the few industries that can significantly increase the production of high-value animal protein in a short time. Public attention to the environment and tightening requirements for livestock production lead to a revision of existing management prac-tices, the widespread introduction of up-to-date technologies that increase the profitability of production and allow processing wastes to obtain value-added products.
Keywords: poultry farming, droppings, processing, technology, ecology.
Введение. Увеличение численности населения Земли и возрастающие в связи с этим потребности в продовольствии, особенно в животном белке, диктуют необходимость перехода сельского хозяйства к интенсивным формам производства. К 2050 г., согласно данным ФАО, нужно будет обеспечить пищей около 10 млрд жителей Земли, что потребует соответствующего роста глобального производства продовольствия. Это, в свою очередь, требует повышения эффективности сельскохозяйственного производства и будет способствовать развитию отраслей, способных быстро нарастить производство продовольствия.
Промышленное птицеводство является одной из узкоспециализированных отраслей, которая сформировалось как интегрированная система, обеспечивающая всю цепочку процессов от воспроизводства птицы до производства готовой продукции и ее реализации. В настоящее время птицеводство представляет собой наукоемкую динамичную отрасль, способную в короткий срок нарастить производство животного белка, роль которого в питании человека играет все большую роль.
Однако растущее потребление продуктов птицеводства и поставленные стратегические задачи
по открытию новых рынков сбыта и увеличению экспорта пропорционально ведут к появлению растущего объема отходов производства, в частности помета, который не может использоваться сразу в исходном виде, а при хранении несет большую нагрузку на экологию.
Переработка помета является одной из нерешенных проблем аграрного производства, экологические и экономические стимулы ведут к интенсивным научным исследованиям в этой области. Помет от птицефабрик в отсутствии своевременной переработки влечет экологические последствия - загрязнение почв, водоемов и подземных вод, усиление инсектицидной, паразитарной и микробной зараженности, влекущие ухудшение санитарно-паразитологической ситуации. Переработка куриного помета позволяет не только значительно улучшить экологию в местах накопления, но и, например, создать новые виды органических удобрений, способных помимо существенного повышения урожая и качества сельскохозяйственных культур, активно влиять на почвенное плодородие, содержание гумуса, способствовать разложению трудно-окисляемых загрязнений почвы [1, 2].
ЭФФЕКТИВНОЕ № 7 сентябрь ЖИВОТНОВОДСТВО 2021
Щ 81
Теоретические и практические исследования применения помета и навоза ведутся во всем мире. Широко используются разные схемы компостирования и дальнейшего внесения в почву помета, а также для получения биогаза, удобрений и биологически активных добавок для нужд растениеводства и животноводства. Многочисленные исследования подчеркивают большой потенциал помета как малоиспользуемого источника возобновляемой энергии [4]. В научной литературе приводятся данные о наличии или частичном применении 15 способов утилизации отходов птицеводства и животноводства [3].
Опыты по биоконверсии птичьего помета для получения биогаза и утилизации сточных вод с производством сине-зеленой водоросли Spirulinaplatensis показали, что птичий помет производит в среднем 0,54 м3 биогаза на килограмм общего количества сухих веществ и 7-8 г сухих водорослей в день для кормления птицы, при этом в качестве единственной питательной среды для спирулины использовали сток биогазовой установки в 2% концентрации [5].
В Казахстане разработали технологическую линию безотходной переработки помета с получением сухих или жидких удобрений, включающую кавитатор-диспергатор, биореактор, вибромельницу и экструдер.
Адриан Лейп с соавторами считают, что птичий помет следует рассматривать в качестве побочного продукта до тех пор, пока он не будет утилизирован, израсходован или не будет использоваться сверх потребностей сельскохозяйственных культур в питательных веществах и только после этого его следует рассматривать как отходы [6].
Продолжаются исследования по вовлечению переработанного помета в кормлении сельскохозяйственных животных L.M.Wadhwa и М.Р. S.Bakshi отмечают в своей работе, что отходы АПК являются важными кормовыми ресурсами для скота и птицы [7].
Наиболее эффективными технологиями переработки является те, которые повышают эффективность производства, в том числе путем снижения издержек производства, а также позволяют получить новую продукцию с высокой добавочной стоимостью [8].
Материалы и методы. Материалом для исследования послужили: научные публикации по проблемам утилизации отходов птицеводства зарубежных и отечественных авторов, данные о российских разработках в исследуемой области. Применялись методы: монографический, сравнительного и системного анализа.
Результаты исследования. Существующие технологии промышленного производства сельскохозяйственной продукции приводят к увеличению экологической нагрузки на окружающую среду. Понимание необходимости ее снижения от сельскохозяйственных производств привело к пониманию необходимости перехода к целесообразному и экологически безопасному сельскохозяйственному производству, повсеместно ведутся разработки технико-экономических решений для снижения экологической нагрузки и энергозатрат, продвижения экономически доступных и экологически обоснованных технологий, направленных на внедрение ресурсосберегающих и малоотходных производств, получает распространение идея замкнутого производства. В птицеводстве помет используется для поддержания плодородия почв или вовлекается в переработку с получением новых товаров, например, кормовых
добавок, средств защиты и борьбы, а также стимулирования роста и развития в растениеводстве и животноводстве [9].
По оценкам, экономические потери и ущерб, обусловленные загрязнением окружающей среды и ухудшением качества природных ресурсов, достигают в России 4-6% ВВП ежегодно, а с учетом последствий для здоровья людей - 10-15% ВВП [10].
В соответствии со «Стратегией экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» обеспечение экологической безопасности должно осуществляться, в том числе и путем внедрения инновационных и экологически чистых технологий, развития экологически безопасных производств.
Поэтому многие производители реализуют мероприятия по экологизации производства, по созданию и внедрению малоотходных и безотходных технологий, позволяющих максимально и комплексно включать в хозяйственный оборот буквально все сырьевые ресурсы, которые постоянно образуются и накапливаются в птицеводческих хозяйствах при производстве основной продукции [11]. При этом во всем мире продолжаются научные исследования в области рециклинга помета и навоза, на рынке появляются новые технологии и препараты, все больший объем этих отходов вовлекается во вторичное использование [12].
На птицефабриках в сутки в среднем образуется более 200 т куриного подстилочного или бесподстилочного помета. По данным ВНИТИП, птицефабрика на 400 тыс. несушек при разложении куриного помета в течение года производит 700 т биогаза, в том числе 400 т метана, 208 т углекислого газа, 35 т водорода, сероводорода, аммиака и других соединений. Ущерб экосистеме от такого количества выбросов оценивается в 440 млн руб.
Интенсивное развитие птицеводства привело к обострению экологической ситуации в районах размещения птицеводческих предприятий, большая часть которых была спроектирована и построена несколько десятилетий назад вблизи крупных населенных пунктов. Птицеводческие организации оказались в сложной ситуации - чем больше выпуск яиц и мяса птицы, тем больше проблем с растущими отходами. Возникает необходимость утилизации помета птицы недалеко от места его получения (птицеводческие предприятия) [13].
Отрасль птицеводства РФ с годовым производством 44-47 млрд яиц и более 4,6 млн т мяса птицы является одним из крупнейших энергопотребителей в АПК: до 12-14% в себестоимости ее продукции - энергетическая составляющая [14]. Поэтому одними из наиболее эффективных методов являются методы, снижающие затраты предприятий на электричество и отопление. Вопрос этот более чем актуальный, исходя из того, что продукция птицеводства должна быть конкурентной по себестоимости. Технологии получения биогаза из навоза и помета к настоящему времени технически хорошо отработаны, недостатком является высокая стоимость комплектного оборудования зарубежного производства и существенные эксплуатационные издержки. Технологии переработки куриного помета в корма нашли редкое практическое применение. В последнее время появились работы, позволяющие несколько по-иному подойти к реализации базовых принципов разделения бесподстилочного помета на жидкую и твердую фазы [15].
Перспективным направлением утилизации птичьего помета является сжигание с получением
82 Оборудование для животноводства
шшш. agroyug.ru
тепловой энергии и минерального удобрения (золы). Такой способ утилизации применяется, например, на станции утилизации концерна АЕ & Е в Голландии, с установленной электрической мощностью 36 МВт и утилизирующей 400 тыс. т подстилочного помета в год. В России - в ООО «Загорский бройлер», компаниях «Амурский бройлер» и АО «При-осколье» [11].
Сотрудниками ФНЦ ВНИТИП РАН совместно со специалистами ООО «Загорский бройлер» выполнено исследование по определению эффективности использования комплекта оборудования (производство Ковровского заводакотельно-топочного и сушильного оборудования «Союз» и ООО «Термо-ТехноСервис») для сжигания подстилочного помета с получением тепловой энергии и минерального удобрения. Теплотехнические испытания показали, что средний удельный расход помета с подстилкой на выработку 1 Гкал тепловой энергии составил 585 кг, т.е. от 1 т птичьего помета с подстилкой получали 1,71 Гкал тепловой энергии и 100-130 кг минерального удобрения - золы. По химическому составу зола является ценным калийно- фосфор-но- кальциевым минеральным удобрением с составом микроэлементов, аналогичным по составу золе от сжигания древесного топлива [16].
При сжигании подстилочного помета выбросы вредных веществ в атмосферу не превышают предельно допустимых норм (табл.1).
Таблица 1.
Состав дымовых газов при сжигании помета с подстилкой [13].
Количество веществ в уходящих газах, мг/м3 Значение
Аммиак 2,53
Фенол 0,097
Формальдегид 0,138
Сажа 1
Взвешенные вещества 21,7
Оксид углерода 26
Двуокись серы 0
Оксид азота 198
Диоксид азота 1
Годовой экономический эффект от применения комплекта оборудования на ООО «Загорский бройлер» при использовании топлива птичьего подстилочного помета составил 3,95 млн руб., срок окупаемости затрат - 3,2 года [13].
ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева совместно с ФГБНУ Федеральный научный агроин-женерный центр ВИМ разработали и обосновали модели подачи помета, воздуха и дымовых газов в камеру сжигания твердотопливного котла, без использования которых при утилизации подстилочного помета идет образование шлака забивания золой теплообменников, при снижении амплитуды колебаний тепловой мощности с 60 до 20%
Активно ведутся научно-исследовательские работы по применению переработанного помета в кормлении, поскольку он является перспективным кормовым ресурсом. По химическому составу сухой птичий помет близок к подсолнечниковым жмыхам. На 80-85% он состоит из органических веществ. Сухой птичий помет в пересчете на абсолютно сухое вещество содержит 26-38% сырого протеина,
12-14% клетчатки, 30-37% БЭВ (безазотистых экстрактивных веществ), 3-5% сырого жира, 11-13% золы, 3-9% кальция, до 5% фосфора. Сырой протеин представлен комплексом незаменимых аминокислот, характерным для многих белковых компонентов растительного и животного происхождения. Так, например, содержание лизина в сухом птичьем помете достигает величины 0,4 -0,6 % (табл. 2) [17]. В нем также содержатся витамины А, D, Е, К, Рр, В2, В6 и В12, минеральные вещества - кальций, фосфор, магний, калий, медь и др.
Таблица 2.
Усредненный химический состав сухого птичьего помета.
Показатели Содержание Примечания
Влажность 10,63 о/ /о
Сырой протеин 23,06 о/ %
Зола 16,67 о/ %
Клетчатка 17,08 о/ %
Кальций 2,84 о/ %
Фосфор 1,72 о/ %
Медь 18,4 (мг/кг)
Марганец 244 (мг/кг)
Железо 1795 (мг/кг)
Цинк 724 (мг/кг)
Аспарагиновая кислота 4,14 о/ %
Треонин 2,18 о/ %
Серин 3,93 о/ %
Глутаминовая кислота 7,96 о/ %
Глицин 2,81 о/ %
Аланин 3,76 о/ %
Валин 2,05 о/ %
Тиамин 0,26 о/ %
Изолейцин 1,26 о/ %
Тирозин 1,94 о/ %
Фенилаланин 2,18 о/ %
Гистидин 1,24 о/ %
Лизин 2,93 о/ %
Аргинин 1,53 о/ %
На птицефабриках «Уралбройлер» Челябинской области идет реализация пилотного проекта по внедрению технологии переработки куриного помета в кормовую добавку с применением мембран, разработанной ВНИИПБТ и «Энергоресурс-СП». Применение мембранной технологии позволяет получить из помета органическое удобрение и кормовую добавку, содержащую белки, аминокислоты, витамины. Для утилизации жидкого бесподстилочного куриного помета баромембранные процессы (микрофильтрации, ультрафильтрации, обратного осмоса и нанофильтрации) являются очень эффективными. Использование технологии позволяет исключить нагревание обрабатываемых жидкостей и дополнительные реагенты, что исключает тепловую денатурацию биологически активных веществ.
Технология включает разделение исходного помета на осадок, который высушивается и используется в дальнейшем как ценное органическое удобрение, и фильтрат, из которого путем глубокой очистки и концентрирования благодаря двум
ЭФФЕКТИВНОЕ № 7 сентябрь ЖИВОТНОВОДСТВО 2021
Щ 83
мембранным установкам производится кормовая добавка в виде ультраконцентрата биологически ценных веществ.
Ставропольский ГАУ разработал безотходную ресурсосберегающую технологию переработки отходов птицеводства с получением биогаза (товарность 30-50%), БВК - высококалорийной кормовой добавки (питательность 1 кг - 0,6 корм. ед.) для животных, БАВ - биологически активных веществ - средств для борьбы с заболеваниями озимых зерновых (корневые гнили, септориоз, головни) и гранулированного органического удобрения, которые в совокупности производятся на вторые сутки, традиционные технологии продолжаются 8-10 дней.
Эффективно применение ЭМ-технологий (с применением препаратов серии ЭМ - эффективных микроорганизмов) для переработки помета с целью получения высококачественного биоорганического удобрения. Бактериологические и токсикологические анализы помета на глубокой подстилке (75 см), обработанные препаратами Байкал-ЭМ1 и Агробриз, показали на выходе из корпуса нетоксичность и соответствие IV классу опасности на основании протокола анализа отхода методом биотестирования. За счет жизнедеятельности азот-фиксирующих бактерий он отличался более высоким содержанием азота, по сравнению с исходным пометом. ЭМ-культуры способствовали быстрой переработке органики в помете (в том числе тех элементов, которые определяют наличие запахов и токсичность: масляная кислота, фенолы, индол, скатол и пр.), ускоряя процессы ферментации. Процесс сопровождался выделением ферментов, аминокислот, природных антибиотиков и других физиологически активных веществ [18].
Работы в области переработки отходов птицеводства продолжаются в Новосибирском государственном аграрном университете, ВНИИЖ им. Л.К. Эрнста, Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова.
Выводы. Использование последних достижений научно-технического прогресса для оптимизации рабочих процессов и внедрение технологий переработки отходов в животноводстве является очевидным направлением для повышения эффективности и рентабельности производства. Внедрение переработки отходов является мероприятием, необходимым в современных условиях и повышающим конкурентоспособность производителей, поскольку позволяют повысить рентабельность производства и снизить экологическую нагрузку.
Большинство современных технологий переработки отходов нацелены на использование отходов, а не на их уничтожение и ставят целью получение максимального эффекта от их переработки: получение результативных удобрений и биологически активных веществ для растениеводства, сжигание или получении биогаза для энергетических целей, кормовых добавок, снижающих затраты на кормовые цели и др.
Смещение фокуса общественного внимания на экологию производств стимулирует внедрение современных технологий в практику производств. Помет является перспективным источником энергии и товаров с высокой добавочной стоимостью, полезных для дальнейшего сельскохозяйственного использования: биогаза и тепловой энергии для снижения потребности в сжигании природных углеводородов, удобрений для восстановления плодородия земель, кормовых добавок для снижения потребности в растительном и животном белке,
экологически нейтральных биологически активных веществ для защиты и стимулирования роста растений для снижения химической нагрузки на окружающую среду и т.д. Рассмотренные способы утилизации и переработки помета способствуют сохранению биосферы и являются перспективными для более широкого применения в птицефабриках страны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Черданцев В., Тунгусков Е. Экономические и экологические проблемы при переработке птичьего помета // International Agricultural Journal. 2019. Т. 62. № 3. С. 3.
2. Мишуров Н.П. Навоз и помет - основные источники получения органических удобрений // Вестник ВНИИМЖ. 2016. № 4 (24). С. 120-124.
3. Воробьев А.Л., Шарипов Р.И Утилизaция биологических отходов в птицеводстве //Эффективное животноводство 2018. - № 3. 61-63.
4. Marinchenko T.E. A method of treating waste that is valuable as raw material to preserve the biosphere // E3S Web of Conferences. - 2020. - № 193. - pp. 02011.
5. M. Mahadevaswamy, L.V. Venkataraman Bioconversion of poultry droppings tor biogas and algal production // Agricultural WastesVolume 18, Issue 2, 1986 , Pages 93-101 https://doi.org/10.1016/0141-4607(86)90002-8.
6. Adrian Leip and etc. The value of manure - Manure as co-product in life cycle assessment // Journal of Environmental ManagementVolume 241, 1 July 2019, Pages 293-304 https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.03.059Get rights and content.
7. L M.Wadhwa, M.P. S.Bakshi Chapter 10 - Application of Waste-Derived Proteins in the Animal Feed Industry // Protein ByproductsTransformation from Environmental Burden Into Value-Added Products 2016, Pages 161-192 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802391-4.00010-0/.
8. Скляр А.В., Башкирцев Н.Г., Чистяков С.А., Постнова М.В. Сравнение технологий переработки помета // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11: Естественные науки. 2018. Т. 8. № 1. С. 68-71.
9. Ларионов, Ю.С. Биоземледелие как новая парадигма экологически безопасного сельскохозяйственного производства [Электронный ресурс] / Ю.С. Ларионов // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2013. - № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biozemledelie-kak-novaya-paradigma-ekologicheski-bezopasnogo-selskohozyaystvennogo-proizvodstva.
10. Путин оценил ущерб России от экологических проблем минимум в 6% ВВПhttps://www.interfax.ru/chronicle/ novyj-koronavirus-v-kitae.html.
11. Маринченко Т.Е. Перспективные технологии ре-циклинга отходов птицеводства / Экология и природопользование: тенденции, модели, прогнозы, прикладные аспекты: мат. Национ. науч.-практ. конф. 2020. - С. 97-103.
12. Биотехнологии в помощь аграриям [Электронный ресурс] URL: http://www.tambov-apk.ru/articles/3898/.
13. Шоль В.Г., Лысенко В.П., Гусев В.А., Зазыкина Л.А., Кузьмина Т.Н. Перспективная технология утилизации птичьего помета с получением тепловой энергии и минерального удобрения //Техника и оборудование для села. 2018. № 1. С. 25-29.
14. Marinchenko T.E. Renewable source of full protein for animal feeding // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2020. № 548. pp. 052076.
15. Потапов М.А., Курочкин А.А. К вопросу совершенствования технологии переработки птичьего помета // Инновационная техника и технология. 2018. - № 1 (14). -С. 25-29.
16. Наноутилизация: ученые разработали экономичные технологии утилизации отходов [Электронный ресурс] // Агротехника и технологии. - 2017. - январь-февраль https://www.agroinvestor.ru/technologies/article/25631.
17. Карабанов Е.П., Карабанов С.Е. Использование нетрадиционных источников белка (сухой птичий помет) для кормления крупного рогатого скота http://poultry-new.narod.ru/pomet.html.
18. Галина Ч.Р., Гарипова Г.Н., Чукбар Н.А., Гадиев Р.Р. Использование эм-технологий при переработке птичьего помета / Научное обеспечение безопасности и качества продукции животноводства: сб. ст. по мат. Всерос. (национ.) научн.-практ. конф. 2018. - С. 23-27.
