ИНВЕСТИЦИОННЫЙ МЕМОРАНДУМ — 2006 г.
Реципиентом данного проекта выступает Камынин Николай Александрович, к.т.н.
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
У национального проекта «Развитие АПК» с его ускоренным развитием животноводства как у любого замечательного начинания есть и оборотная сторона.
Проблема в том, что животноводческие производства и птицефабрики помимо мяса, молока и яиц производят навоз, помет и различные отходы, связанные с содержанием и забоем животных:
Наименование
Выход навоза/помета
Выход биогаза в год, м3
Масса СО2
в год,тонн
В сутки, кг
в год, тонн
Корова
55
20
500
1000
Свинья
6
2
52
104
Птица
0.3
0.1
11
22
Растительные корма в организме животных в результате сложных биохимических процессов трансформируются в органическое вещество тела животного. На продукты животноводства при этом переходит 10…16% всей энергии кормов, 32…26% идет на переваривание и усвоение. Большая часть энергии, около 58%, является достоянием навоза.
От одной средней мощности птицефабрики (400 тыс. кур несушек или 10 млн.цыплят бройлеров) ежегодно поступает соответственно до 43 тысяч тонн пометной массы или свыше 400 тыс.м3 сточных вод с повышенной концентрацией органических компонентов. Одна ферма КРС (4500 голов) в год дает 90 тысяч тонн навоза или до 400 тыс.тонн навозных стоков. От свинарника на 100 тысяч голов объем навоза более 200 тысяч тонн.
Бесподстилочный навоз по уровню химического загрязнения окружающей среды в 10 раз более опасней по сравнению с коммунально-бытовыми отходами. Бесподстилочный навоз относятся к категории нестабильных органических контаминаторов и по данным Всемирной организации здравоохранения являются фактором передачи более 100 видов различных возбудителей болезней животных и человека. Птичий помет, относится к 3 классу токсичности, немногим уступая боевым химическим отравляющим веществам.
Поскольку системы удаления и утилизации навоза прямо не влияют на величину привесов и удоев, то экономить на системе утилизации навоза является нормой в российском сельском хозяйстве. Самую большую экономию капиталовложений бизнесмены видят в уменьшении затрат на строительство и закупку оборудования по переработке и утилизации навоза.
Большинство предприятий планируют помещать навозные стоки в накопители (лагуны), где они разделяются на жидкую и твердую части, а затем вывозятся в качестве удобрений на поля. Другие — отправляют отходы на ближайшие городские очистные сооружения.
Разной степени очистки и переработки необходимо подвергать более 200 млн.м3 жидких навозных стоков в год.
Во многих хозяйствах системы утилизации отходов давно устарели и не отвечают экологическим нормам. Большинство действующих животноводческих комплексов введено в эксплуатацию 25-30 лет назад. Примерно 30 % всех отечественных птицефабрик не имеют системы очистки пометных стоков.
Реализация национального проекта по развитию животноводства приведет к увеличению количества навозных стоков, подлежащих переработке и утилизации, примерно в полтора раза.
Требования к переработке и утилизации отходов животноводческих предприятий изложены в Нормах технологического проектирования (НТП-17.-99), которые предусматривает удаление навоза из помещений, где содержатся животные в так называемый карантинный резервуар, где он должен выдерживаться не менее 6 суток, прежде чем поступит на дальнейшее хранение в лагуну. НТП-17.-99 определяет срок выдержки навоза в лагуне не менее 6 месяцев. Фермы КРС (4500 голов молочного стада) дающие 175 тыс.м3 жидких навозных стоков должны иметь для хранения и утилизации этих стоков не менее 7 лагун, емкостью 12 тыс.м3 каждая, заполняемых поочередно, с общим зеркалом 20 тыс.м2. После того, как заполнится седьмая лагуна, пройдет 6 месяцев хранения стоков в первой лагуне и возникнет необходимость ее опорожнения. Однако, НТП-17.-99 предписывают, что на одно поле жижа из лагун может вывозиться не чаще, чем 1 раз в 4 года, иначе возникает риск засоления почвы соединениями азота. Кроме того, вылитая на поля жижа, во избежание заражения воздуха, не позднее, чем через 2 часа должна быть обработана дисковым культиватором.
Для опорожнения одной лагуны с помощью цистерны объемом 11 м3 потребуется 1091 рейс, 409 рабочих дней, если работать одновременно четырьмя цистернами, то потребуется все равно 3,5 месяца. Заполнение одной лагуны стоками происходит за 3 месяца, затраты только на вывоз переработанных стоков из лагун на поля и зарывание их в землю составят около 1 млн.руб. ежегодно.
Как свидетельствует практика эксплуатации индустриальных животноводческих комплексов, птицефабрик, игнорирование экологического подхода к утилизации полужидкого, жидкого навоза, помета, навозных, пометных стоков обусловило резкое снижение качества продукции растениеводства, опасное загрязнение грунтовых, поверхностных вод, воздушного бассейна, рост заболеваемости животных, населения экологической этиологии. Уровень заболеваемости населения в районах функционирования крупных животноводческих предприятий и птицефабрик в 1,6 раза превышает ее средний показатель в Российской Федерации.
Неблагополучная экологическая обстановка примерно 20 % снижает репродуктивные способности животных и человека.
Районы расположения индустриальных животноводческих и птицеводческих объектов, как правило, являются экологически неблагополучными, в ряде случаев определяются как зоны экологического бедствия.
Только экологический ущерб от нарушения регламентов использования бесподстилочного навоза/помета в настоящее время оценивается в 150 млрд. руб.
Ущерб от заболевания населения и животных никто не оценивал даже приблизительно.
В результате осуществления национального проекта «Развитие АПК» ожидается, что в период с 2006-2010 годы объемы производства полужидкого, жидкого навоза/помета, стоков навозных, пометных увеличатся на 35 %; возрастут со 145 млн. тонн в 2005 году до 200,3 млн. тонн в 2010 году.
В отличие от традиционных видов органических удобрений бесподстилочный навоз/помет характеризуется низким содержанием органического вещества, несбалансированным соотношением питательных веществ, высоким инфекционным, инвазионным потенциалом, значительным содержанием токсичных соединений (метана, скатола, меркаптана, фенолов, крезола, аммиака, сероводорода и пр.) угнетающих рост и развитие растений.
По данным Госкомсанэпиднадзора России только 3,5 % объектов сельского хозяйства отвечают санитарно-гигиеническим требованиям. Отходы животноводства и птицеводства остаются одними из основных факторов распространения инфекционных и инвазионных заболеваний. Со времен плановой экономики основной продукцией животноводческих предприятий считается только молоко, мясо, яйца, а навоз и все остальное – рассматриваются как отходы производства, представляющие серьезную головную боль для руководителей. От отходов стараются избавиться любыми путями, в том числе несущими экологическую опасность.
C одной стороны, молоко, яйца, сметана, диетическое мясо крайне необходимы населению, нормы потребления которых на душу населения пока далеки от рекомендованных наукой норм полноценного питания.
С другой стороны, чем больше поголовье так необходимых коров, свиней, кур-несушек, чем продуктивнее породы животных и птиц, чем лучше работает отрасль, тем больше становится рукотворных болот, где годами хранятся навозные стоки, отравляя своими испарениями воздух, а при вывозке на поля – почву и грунтовые воды. В тоже время земледельцы, призванные при минимальных затратах создать прочную и качественную кормовую базу для животноводства, остро нуждаются в полноценных органических удобрениях для поддержания и повышения плодородия почвы.
Необходимо изменить точку зрения на животноводческое производство и принять за истину, что навоз и помет – такая же продукция предприятия, как и молоко, мясо, яйцо и не менее выгодная, и эта продукция требует переработки для доведения до товарного вида.
Современная наука, как отечественная, так и зарубежная предлагает сегодня широкий спектр технологий и оборудования, позволяющий эффективно и выгодно перерабатывать всю продукцию животноводческого комплекса, включая отходы. Разумеется, это оборудование и технологии стоят серьезных денег и в зависимости от конечного продукта переработки навоза его производство по разным оценкам может стоить от половины до полной стоимости самого животноводческого предприятия.
В этой связи разработка низкозатратных, высокоэффективных технологий, обеспечивающих гарантированное производство обеззараженных и обезвреженных органических удобрений на основе бесподстилочного навоза/помета приобретает важное значение в вопросах повышения плодородия почвы, охраны природы, сохранения здоровья животных, повышения безопасности труда обслуживающего персонала и здоровья населения и рентабельности производства.
Помимо новых технологий переработки бесподстилочного навоза/помета важным направлением НИОКР в ближайшее время следует признать разработку технологий искусственной биологической очистки жидкой фракции навозных стоков, позволяющих отказаться от строительства лагун – навозохранилищ. Помимо того, что системы очистки на базе этих технологий носят универсальный характер и могут очищать любые стоки (от животноводческих комплексов до индивидуальных коттеджей) они к тому же вдвое дешевле традиционных. Данное направление работ должно стать одним из приоритетных, так как соответствует международным обязательствам РФ в области охраны окружающей среды по снижению эмиссии аммиака, сероводорода, скатола, меркаптана, фенолов, крезола, масляной кислоты, сохранению агрономической ценности навоза/помета.
Кроме того, биотехнологии анаэробного сбраживания в метантенках (биореакторах) позволят получить дополнительный источник энергии в виде биогаза в количестве, достаточном для обеспечения потребностей всего животноводческого комплекса и обслуживающего персонала. Возможность и обязательность переработки отходов животноводческого производства открывает необъятный рынок экологического оборудования, производство которого в России в настоящее время практически отсутствует.
Международный рынок экологического оборудования весьма внушителен. Германия ежегодно поставляет экологического оборудования на 22 млрд. долларов США. В США внутренний рынок экологических товаров и услуг составляет 37 млрд, во Франции – 10 млрд, В Японии – 30 млрд., в Германии – 20 млрд. долларов США. Мировой рынок экобизнеса в 2005 году составил 720 млрд. долларов, ежегодный прирост — 5 %. Согласно прогнозам в первой половине XXI века 40 % мирового производства составят продукция и технологии, связанные с экологией и энергетикой. Проведенный правительством США анализ показывает, что экологичность коммерческой продукции становится ведущим фактором сбыта, а отдача природоохранного комплекса в наступившем столетии может возрасти втрое. По оценкам экспертов США, 1 доллар, вложенный в отрасль переработки отходов, приносит 30 долларов США.
За последние 20 лет в мире отработано и обеспечено серийным оборудованием около 20 биотехнологических процессов по утилизации отходов животноводческих предприятий. Среди них такие как аэробная и анаэробная ферментации, низкотемпературное обезвоживание и др.
Благодаря свое универсальности эти технологии могут быть использованы для решения задач экологического бизнеса в таких областях как: опреснение воды; переработка отходов лесопереработки; безотходная переработка продуктов человеческой жизнедеятельности; переработка отходов сахарного, пивоваренного, спиртового производства; переработка птичьего помета в «гуано»; переработка молочной сыворотки в белково-витаминный продукт (лактулоза); производство микробиологического белка из отходов спиртового производства; производство широкой гаммы порошков, паст из различных овощей, фруктов и других продуктов большой первоначальной влажности; производство высокоэффективного органического удобрения, лечебных грязей, парфюмерных добавок, охлаждающих жидкостей, моторного топлива и кормовых добавок.
В настоящее время на внутреннем рынке России за исключением отдельных экспериментальных установок экологическое оборудование указанного назначения не производится и не реализуется. Россия может стать одним из главных поставщиков высококачественного органического удобрения на международный экологический рынок.
В России работают около 600 крупных птицефабрик клеточного содержания птицы, что позволяет концентрировать на промышленной основе запасы птичьего помета – сырья для производства «гуано». Птицефабрика в 400 тыс кур несушек в сутки производит до 130 тонн помета. В год это составит 33 тыс. тонн, что позволит произвести 5700 тонн экологически чистого органического удобрения по своим полезным свойствам нисколько не уступающему природному «гуано», которое покупается в Европе по 450-600 долларов за при себестоимости 45-60 долларов за тонну.
В России по оценкам Минсельхоза органические удобрения используются только на 6% земель. Причем эти удобрения практически представляют собой навоз, который вносится в землю без предварительной обработки. По экспертной оценке, проводившейся факультетом почвоведения МГУ, объем рынка органических удобрений в РФ составляет 30 млн. тонн в год (около 420 млн. долларов США). Розничные продажи удобрений и почвогрунтов на основе органических удобрений (мелкофасованная продукция) по оценке различных источников составляет около 85 млн. долларов США и каждый год увеличивается на 22%. По общему мнению Минсельхоза, ученых и хозяйственников, в России существует дефицит качественных экологически чистых органических удобрений в объеме не менее 300 тыс. тонн в год. Специалисты Минсельхоза прогнозируют ежегодный рост сельхозпроизводства в России 5-7 %.
Применение технологий анаэробного сбраживания биомассы приводит к значительному снижению выбросов парниковых газов в атмосферу как за счет снижения выбросов метана в атмосферу при традиционных технологиях хранения навоза, так и за счет замещения ископаемых видов топлива при использовании биогаза для производства энергии. В связи с этим возникает потенциальная возможность передачи единиц снижения выбросов парниковых газов (ERU) в рамках проектно-ориентированных механизмов Киотского протокола. Один ERU равен 1т CO2 эквивалента, а его цена колеблется в пределах от 3 до 9 евро.
Биотехнологии переработки отходов животноводства нашли практическую реализацию в Китае, Индии, Дании, Германии, Австрии, Италии.
Сегодня в Германии работает около 800 фермерских биоэнергетических установок, в Австрии их – более 100. В Германии установок, вырабатывающих биогаз из коммунальных сточных вод, более 4000,во Франции – 150,в Швейцарии – 134. Систем сбора и утилизации биогаза на полигонах твердых отходов в Италии – 89, в Швеции – 73. Всего в Европе работает около 6400 биогазовых энергетических установок(БЭУ) разного типа, а безусловным лидером биогазовых технологий является Германия. Европейские БЭУ производит 10.37 ТВт*ч электроэнергии и 36.53 ПДж тепловой энергии в год.
Предлагаемые иностранные решения не могут импортироваться в Россию по следующим причинам.
Решения Китая и Индии пригодны для малых ферм и теплого климата, так как используют режим работы биореактора без обогрева.
Подсчитано, что капитальные затраты на строительство 1 м3 метантанка фермерской биогазовой установки доходят до 2000 евро в Австрии и Швейцарии и до 400 евро в Германии и Италии.
Такое различие в ценах объясняется различными подходами к проектированию и строительству установок. Германские фермеры сами строят установки из готовых деталей, а итальянская установка представляет собой емкость, накрытую пластиковой мембраной, не используют автоматику управления реактором. В Австрии и Швейцарии установки строятся коммерческими компаниями и оснащаются дорогостоящими автоматическими устройствами контроля и управления. При этом застройщики получают внушительные суммы субсидий из общественных фондов.
Тем не менее, решения европейских стран не являются экономически эффективными, так как срок окупаемости таких БЭУ составляет от 7 до 15 лет,что с учетом уровня инфляции в России увеличивает срок окупаемости в 1.5-2 раза.
Кроме того, в Европе отсутствуют гигантские свинокомплексы с поголовьем более 100 тыс. голов и птицефермы c поголовьем более 500 тыс.голов, существующие и строящиеся в России.
Применение биотехнологий утилизации навоза обеспечивает уменьшение на порядок требуемых объемов хранилищ. Реализация термофильного режима обеспечивает снижение объема ректора и повышение его производительности 2-3 раза, по сравнение с реактором без обогрева.
Наименование |
Выход навоза/помета |
Выход биогаза в год, м3 |
Масса СО2 в год,тонн |
|
В сутки, кг |
в год, тонн |
|||
Корова |
55 |
20 |
500 |
1000 |
Свинья |
6 |
2 |
52 |
104 |
Птица |
0.3 |
0.1 |
11 |
22 |