Экономически выгодное решение проблемы метановых свалок с помощью личинок мух

---

Главная     О компании    Карта сайта    Технологиии для АПК     Новые корма      Рыбалка ​ 

---

Почему население России травится ядовитыми газами со свалок и что с этим делать? Экономически выгодное решение проблемы «метановых» свалок и белковых кормов для рыбоводства  с помощью биотехнологий

В статье освещены современные проблемы накопления отходов на свалках, причины повлекшие образование ядовитого газа на полигоне "Ядрово" в Волоколамске и последующее отравление людей, рассмотрен процесс формирования свалочного газа и предложены новые прибыльные способы утилизации (переработки) пищевых отходов населенных пунктов с помощью биотехнологий, которые позволяют  превратить  органический мусор в неисчерпаемый источник ценного животного протеина, которого так не хватает отечественным рыбоводам, птицеводам, животноводам; предотвратить образование "мусорного" газа и обеспечить населению чистую окружающую среду. Также в статье показан экономический и экологический эффект от внедрения энтомологических биотехнологий в переработку мусора на территории России.

Внимание общественности и чиновников к мусорному полигону «Ядрово» (да и вообще к самой «мусорной» проблеме), который расположен у города Волоколамск в Московской области, было привлечено в феврале 2018 года.

Жители Волоколамска  забили тревогу в связи с появлением стойкого неприятного запаха исходящего от свалки.

Мощный выброс ядовитого газа, произошедший двадцать первого  марта 2018 года, повлек за собой массовое отравление школьников, семьдесят шесть из которых, были вынуждены обратиться за врачебной помощью. Шесть подростков пришлось госпитализировать.

Стихийные протесты местных жителей возмущенных многолетним бездействием властей Волоколамска потребовали личного вмешательства губернатора Московской области Андрея Воробьева, который посетил город и попытался успокоить население.

Получилось – не очень. В ответ на успокоительные речи губернатора в него полетели снежки от разгневанных граждан.

Из видимых результатов той поездки – отставка главы Волоколамского района и начало дорогостоящих работ по дегазации печально известного мусорного полигона «Ядрово».

29 марта 2018 года президент РАН Александр Сергеев на общем собрании академии, проинформировал собравшихся об обращении представителей администрации президента Российской Федерации в РАН с запросом об оказании содействия по решению проблемы этого мусорного полигона.

В этот же день, после серии повторных выбросов свалочного газа,  появились сообщения от и.о. главы Волоколамского района Андрея Вихарева о начале работ по дегазации свалки, которые планируется завершить к пятнадцатому июня этого года.

Таким образом, можно надеяться, что  в данном конкретном случае, местные власти смогут преодолеть или несколько приуменьшить негативные последствия многолетней бездумной эксплуатации этой свалки.

Интересно, а что же будет  с остальными свалками,  разбросанными по просторам нашей необъятной Родины?

Только подумайте – по данным Счётной палаты РФ, наша страна накопила на 2018 год не менее 100 миллиардов(!)  тонн всевозможного мусора, которые концентрируются  на площади порядка  шести миллионов  гектаров. Эта площадь больше территории Швейцарии и уже в пять раз больше площади Кипра.

Каждый год количество самых разных отходов увеличивается на 5 миллиардов тонн, а площадь свалок расширяется, в среднем, на  полмиллиона гектаров.

Из этого количества отходов, мусор городов (ТБО + пищевые отходы) составляет примерно 70-80 миллионов тонн, что тоже, согласитесь, не мало. И, именно эти отходы, способны спровоцировать возникновение чрезвычайных ситуаций, подобных произошедшей в Волоколамске Московской области.

Где рванет в следующий раз – неизвестно. С определенностью только можно сказать, что подобные инциденты с течением времени будут только учащаться, а это потребует серьезной дополнительной нагрузки на бюджет в процессе латания «мусорных дыр».

Сейчас, в нашей стране  функционирует порядка тысячи крупных полигонов для накопления отходов, 15 тысяч официальных свалок и более двадцати тысяч несанкционированных. Следует отметить, что из нескольких миллиардов тонн  отходов, образующихся в России за год, перерабатываются, по оптимистичным данным, около 10%, а  если смотреть более реально на вещи, то не более 4%.

Таким образом, имеем громаднейшую проблему и не совсем имеем понимание того, как ее решать.

Президент РФ В. Путин еще пять лет назад (в апреле две тысячи тринадцатого  года) призывал к изменению подобной ситуации и созданию условий для перехода промышленных предприятий на замкнутые и безотходные технологии. Из речи президента:

"Сейчас в России каждый год накапливается порядка 3,5 миллиардов тонн отходов, из которых перерабатывается около четверти или и того меньше. Остальные отходы сжигаются или вывозятся на полигоны по захоронению мусора, часто несанкционированные, и число этих  нелегальных свалок только растет.

Большая часть из накопленных (90 млрд. тонн по состоянию на апрель 2013 года – прим. авт.)  отходов  является брошенными.  На сегодняшний день сложилась такая обстановка, что какие-либо стимулы экономического характера для полноценной переработки мусора абсолютно отсутствуют. Закопать или кремировать отходы оказывается в несколько раз выгоднее, чем их переработать и  повторно использовать в производстве разнообразной продукции.

Мы обязаны радикально переломить сложившуюся ситуацию, в первую очередь, создав полноценный механизм регулирования этой сферы, который складывается из набора рыночных и административных инструментов, обеспечивающих более рациональное обращение с отходами и навести здесь порядок", — добавил президент В.В. Путин на совещании по вопросам переработки отходов производства 10 апреля 2013 года. Он особо подчеркнул, что важнейшей задачей является создание условий для того, чтобы "промышленные предприятия ответственно, грамотно обращались с собственными отходами и переходили  на безотходные технологии производства продукции".

Вот так - не больше и не меньше.

Прошло пять лет после этого совещания, а ситуация не то чтобы исправлена, улучшена и так далее, а наоборот! Понятно, что с 2014 года  у государства появились новые проблемы, которые оказались  важнее мусорной, но и она уже не терпит отлагательств…

В стране, время от времени, могут вспыхивать мусорные волнения по аналогии с событиями в Волоколамске. И не нужно быть мудрецом, чтобы  понять какие силы захотят извлечь пользу из сложившейся социальной напряженности и праведного народного гнева. Для раскачки внутренней ситуации – шикарная возможность.

Проблема мусора настолько сложна и многогранна, что затронуть все ее аспекты в рамках данной статьи не представляется возможным, поэтому мы ограничимся только органическими отходами, представленными в бытовых отходах населенных пунктов, в основном, различными пищевыми отходами.  То есть,  рассмотрим ситуацию на примере вышеупомянутого мусорного полигона «Ядрово», который расположен всего  в нескольких километрах от Волоколамска и предложим способ предотвращения возникновения подобных ситуаций.

Давайте заглянем внутрь проблемы и рассмотрим, как именно образовался ядовитый газ,  который вызвал массовое отравление людей в Волоколамске.

Как образуется метан на свалках из органических отходов

Обычно, в каждой тонне бытового мусора, который вывозится специализированными компаниями на мусорные полигоны, окружающие большинство населенных пунктов, содержится 200-300 кг биологически разлагаемых отходов, т.е. около 30%.

После попадания на свалку, в органических отходах начинают усиленно развиваться вначале аэробные бактерии, которые начинают процесс разрушения органического вещества, а затем анаэробные, которые перехватывают инициативу у аэробных, по мере исчерпания последними, всех запасов кислорода в толще мусора.

Ситуация с накоплением и последующим выбросом метана в атмосферу на разных свалках различна. Это обусловлено многими факторами, основные из которых  - это состав отходов, влажность отходов на различных участках свалки, состав и качество внешнего покрытия свалки и т.п., которые, в совокупности, создают более или менее благоприятную среду, в которой развиваются микроорганизмы, производящие метан и другие сопутствующие газы.

С течением времени, состав газа на мусорных свалках значительно меняется и, чем раньше свалка была введена в эксплуатацию, тем больше метана образуется в толще мусора и вырывается на поверхность, и тем, соответственно, опаснее эта свалка для населения, проживающего в ее окрестностях,  если не принять своевременных мер по предотвращению чрезвычайных ситуаций, связанных с массовым отравлением людей газами с мусорных полигонов, подобных той, которая недавно произошла в Волоколамске Московской области.

 

Образование ядовитого газа на мусорных полигонах  проходит через несколько стадий, которые можно довольно четко разделить:

● Первая стадия:

Собранные в населенном пункте и доставленные на свалку отходы содержат в своей толще много кислорода и поэтому, первая стадия разложения органических отходов сопровождается взрывным ростом аэробных бактерий (тех которым для развития нужен кислород) и, следовательно, выделением большого количества углекислого газа.

Отходы в процессе первой стадии уплотняются и к ее завершению  кислород заканчивается.

Время протекания: 2-4 недели с момента доставки отходов на мусорный полигон.

● Вторая стадия:

Эту стадию образования мусорных газов на свалках в процессе разложения органических отходов обычно называют стадией кислотного брожения, при которой распад биологического материала протекает только до стадии образования жирных кислот, которые затем накапливаются в виде жидкости в нижних слоях мусорного навала.

В процессе второй стадии отмечается наиболее интенсивное выделение углекислого газа и водорода. К ее концу в отходах начинают  развиваться бактерии, которые вырабатывают метан.

Время протекания:

○ Начало: Через 2-4 недели с момента доставки отходов на мусорный полигон.

○ Завершение: Через 3-4 месяца с момента доставки отходов на свалку.

● Третья стадия:

Эта стадия образования биогаза в отходах характеризуется количественным увеличением числа анаэробных бактерий, что приводит к накоплению запасов метана в толще отходов и периодическим или постоянным выбросам его в атмосферу.

Примерно через 8-10 месяцев с момента начала разложения отходов скорость образования газа стабилизируется и остается более-менее постоянной в течение последующих  двух-трех лет.

○ Начало: Через 3-4 месяца с момента доставки отходов на свалку.

○ Завершение: Через 3-4 года с момента доставки отходов на свалку.

● Четвертая стадия:

С началом этой, самой продолжительной стадии  распада органических веществ в составе мусора, свалка превращается в, своего рода, «газовый реактор», который бесперебойно производит  биогаз постоянного химического состава в течение нескольких десятилетий.

С учетом того, что на действующие мусорные полигоны отходы поступают полноводной рекой постоянно, постепенно приходит понимание масштаба надвигающейся катастрофы.

Если срочно не принять меры по дегазации старых свалок и к изменению всех принципиальных подходов к организации новых свалок, утилизации/переработки биологических и иных бытовых отходов, то многие населенные пункты особенно крупные в недалеком будущем станут непригодными для жизни.

Люди просто вынуждены будут покинуть эти места, чтобы банально остаться в живых.

Итак, что нужно сделать, чтобы начать решать проблему свалочного газа:

1. Конечно, с существующих свалок нужно срочно выкачивать газ, то есть проводить «дегазацию» (боремся со следствием), чтобы избежать массовых отравлений людей. Это то, что мы видим на примере того же Волоколамска.

Но следует иметь в виду, что сжигая этот мусорный газ, мы также выбрасываем в атмосферу огромное количество ядовитых соединений, поэтому не совсем понятно, какое из двух зол мы выбираем в данном случае – большее или меньшее.

2. Необходимо предотвратить дальнейшее поступление органических отходов (основного сырья для образования свалочного газа)  на мусорные полигоны (боремся с причиной).

Если по первому пункту более или менее что-то понятно, то по второму - одни вопросы.

Так что же делать с вновь образующимися пищевыми отходами?

Для того, чтобы органические отходы не попали на свалку, а попали на перерабатывающее предприятие, необходимо законодательное введение в стране обязательного раздельного сбора мусора с существенными штрафными санкциями за соответствующие нарушения.

Далее вопрос, а что это будет за перерабатывающее предприятие?

Обычно, в РФ с пищевыми отходами поступают следующим образом

○ вывозят на свалку (в большинстве случаев)

○ сжигают в печах

○ перерабатывают с помощью различных живых организмов (довольно редко)

Именно на третьем способе переработки, как наиболее экологичном и экономически эффективном, и пойдет речь далее.

Сразу оговорюсь, что биологических способов обезвреживания пищевых продуктов несколько и не все они показали, по разным причинам, достаточную эффективность при использовании их в промышленных масштабах, в частности компостирование, переработка в биогаз, переработка дождевыми червями.

Остановимся на достаточно новом для нашей страны способе переработки пищевых (и довольно большого спектра иных органических отходов, в первую очередь сельскохозяйственных) отходов, а именно - переработки с помощью личинок мух, которые обитают рядом с человеком, в частности, с помощью личинок мух черная львинка.

Технология переработки пищевых и органических отходов сельского хозяйства в органические удобрения и ценный кормовой животный протеин, основывается на способности личинок многих видов мух в кратчайшие (от 3-х до 8-ми  суток) сроки уничтожать большие массы различных органических отходов, представляющих потенциальную санитарно - эпидемиологическую  опасность для окружающей среды.

 

Производство изолировано от внешнего мира и строится с учётом современных ветеринарно-санитарных требований РФ, осуществляется согласно стандарту организации (СТО).

 

В результате переработки пищевых отходов, различных органических отходов сельского хозяйства личинками мух получается несколько продуктов:

 

● Чистая окружающая среда – производство превращает потенциально опасные отходы в ценные продукты и, при этом, само не производит никаких отходов, за исключением небольшого количества углекислого газа; 

 

●  белково-липидный комплекс (содержание животного протеина 45-54%, жира 14-35%) – заменитель рыбной, мясокостной, перьевой и т.п. муки в полнорационных кормах для рыбы, птицы, животных. Также, в большинстве случаев, может без ограничений применяться и как самостоятельный корм. Данные корма уже прошли сертификацию в РФ;

 

●  нативные личинки мух – ценный продукт для откорма многих пород рыб, птицы, животных с содержанием протеина 14-17%;

 

● богатый хитином и меланином подмор имаго (мух), а также оставшиеся после выхода мух пустые коконы (пупарии) – производство биоразлагаемых полимеров, космическая промышленность, фармацевтическая и косметическая промышленность, пищевая промышленность;

 

●  органическое удобрение зоогумус/зоокомпост – уникальное природное удобрение структуратор и регенератор почвы, позволяет возвращать в сельскохозяйственный оборот почвы сильно загрязненные нефтепродуктами.

Может использоваться для производства экологически чистой овощной продукции (или иной продукции растениеводства) в чистом виде, а также служить сырьем для производства различных гумусовых вытяжек и жидких органо-минеральных комплексов, которые, затем, могут быть повсеместно использованы в любительском и промышленном растениеводстве.

Схема результатов применения технологии переработки биологических отходов с помощью личинок мух

Для утилизации отходов  в виде навозов и помётов, пищевых отходов, отходов овощеводства  используются специальные производственные популяции  мух Hermetia Illucens (иные распространенные наименования – Black Soldier Fly или BSF, черный солдатик, черная львинка). Их содержат  в отдельных  оборудованных помещениях, которые называются  инсектариями.

В этих модулях автоматически поддерживается специальный микроклимат. Их назначение – бесперебойное получение яиц от взрослых насекомых.

Взрослые мухи мало летают, почти не питаются, а посему к ним довольно равнодушны. В природе свои яйца самки пытаются также отложить на какую-нибудь поверхность на несколько сантиметров  выше самих отходов и поэтому не являются распространителями различных инфекций в отличие от назойливых комнатных мух.

Людскими жилищами эти мухи тоже интересуются крайне мало.

В промышленных условиях контакт взрослых насекомых черной львинки и перерабатываемых отходов абсолютно исключен, так как все помещения изолированы, а для получения яйцекладок от самок мух, использование самих пищевых отходов (пусть даже и в небольших количествах) вовсе необязательно.

Для улучшения глубины переработки отходов - сырье, заселяемое личинками мух Hermetia Illucens, может обрабатываться некоторыми недорогими ферментными препаратами, которые ускоряет процесс расщепления органических отходов до доступных личинкам аминокислот и, тем самым, увеличивает выход биомассы личинок, а также полноту переработки сырья. Особенно это касается отходов содержащих помимо пищевых отходов, большое количество не отсортированных бумаги и картона, сена, соломы и т.п..

Переработка пищевых отходов (и иных отходов с похожими свойствами), с последующим получением удобрения-зоокомпоста и биомассы личинок мух  Hermetia Illucens,  начинается с закладки в технологические бассейны-культиваторы (или недорогие устройства другой конструкции) птичьего помета, овощных, пищевых или иных аналогичных отходов для выращивания личинок, слоем высотой несколько десятков сантиметров.

Поступающие на перерабатывающее предприятие пищевые отходы, образующиеся в населенных пунктах, обычно предварительно измельчаются в однородную массу, хотя во многих случаях этой технологической операцией можно пренебречь – это зависит от состава отходов.

Далее, поверхность пищевых отходов заселяется яйцами мух или мальком личинок мух (что наиболее эффективно) Hermetia Illucens из расчета 30-33 гр. яиц (или вылупившегося малька из такого же количества яиц) на одну тонну отходов.

 

Далее, личинки черных солдатиков перерабатывают отходы полностью и в процессе роста увеличивают свою массу в 6000-7000 раз. Участие человека в этот период не требуется, за исключением одно-двух разового дополнительного внесения корма (отходов) в количестве, равном первоначально внесенному.

Через 8-10 суток (по готовности) над бассейнами с личинками, завершившими свое развитие, технологом выборочно включается система очистки выростных бассейнов - культиваторов и взрослые личинки выходят по наклонным бортам бассейнов в специальные приёмники и, далее,  засыпаются рабочими в пластиковые ящики, которые отправляются в морозильные камеры на заморозку или высушиваются в сушилках, фасуются в различную тару и потом применяются для приготовления  кормов для рыбных хозяйств, кормов для животных и птицы, биологически активных добавок для людей, протеиновых коктейлей, биополимеров и много другого.

Поедая отходы, личинки черной львинки за несколько дней снижают их массу в два-три раза, при этом, агрессивные...

 

Читать продолжение статьи...

автор: Серебрянский Д.Н.

апрель 2018 года

При перепечатке материала не закрытая от индексирования ссылка на сайт-источник www.nasadki.net обязательна