Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Из различных биологических методов переработки отходов наиболее широко используются микробиологические. Способность микроорганизмов и их ферментов потреблять органические вещества различного строения, разлагать или трансформировать природные биополимеры лежит в основе получения многих полезных продуктов микробиологического синтеза и переработки отходов. Методы экобиотехнологии применяют для переработки углевод-, белок- и жиросодержащих жидких отходов, растительной биомассы, твердых бытовых отходов, активного ила и др. [1].

Микроорганизмы обладают высокой скоростью накопления биомассы — она в 500—5000 раз выше, чем у растений или животных. Микробные клетки способны накапливать очень большое количество белка (дрожжи — до 60%, бактерии — до 75% по массе). Белок биомассы дрожжей и бактерий полноценен по аминокислотному составу, содержит ряд биологически активных веществ (витаминов, кофакторов и т.п.), что определяет его высокую кормовую ценность. При исследовании микробной биомассы была выявлена ее чрезвычайно высокая эффективность для мясного и молочного животноводства и птицеводства. Кормовые дрожжи содержат в 5 раз больше белка, чем ячмень или овес. Кроме того, в дрожжах имеются практически все витамины группы В и ряд ростовых веществ; 1 т кормовых дрожжей (в сухом виде) обеспечивает экономию до 7 т зерна и дополнительное производство 0,8 т свинины, 5 т мяса птицы или до 15 тыс. штук яиц [74].

Возможные варианты переработки растительного сырья и целлюлозосодержащих отходов представлены на рис. 5.2.

Биоконверсия растительного сырья в полезные продукты

Рис. 5.2. Биоконверсия растительного сырья в полезные продукты

К наиболее крупномасштабным промышленным микробиологическим процессам переработки органических отходов относятся:

  • • получение кормовых продуктов, обогащенных микробным белком;
  • • силосование;
  • • компостирование;
  • • анаэробное сбраживание;
  • • биоконверсия в топливо (в этанол, получение биогаза — метано- генерация, прямая конверсия в тепло).

Обогащение кормовым белком — один из вариантов переработки биомассы растений и различных органических отходов, в основном углевод- и целлюлозосодержащих.

Растительная биомасса является основным источником кормов для сельскохозяйственных животных. Однако кормовая ценность большинства растений низкая из-за невысокого содержания белка и кормовой несбалансированности. Поэтому используют белковые добавки, которые позволяют балансировать рационы необходимыми кормовыми компонентами. Для этого в животноводстве обычно используются рыбная и мясокостная мука, зернобобовые культуры, соя, люцерна, клевер, подсолнечник, рапс и др. Извлекая и концентрируя белок из этих растений, получают еще более высокопитательный корм. Мировые цены на кормовые препараты устанавливаются по количеству протеина: ~ 8 долл. США за 1% протеина в 1 т корма.

Во многих странах в качестве основной белковой добавки используют соевую муку, 80-90% мирового экспорта которой приходится на США. Почвенно-климатические условия России неблагоприятны для культивирования сои, а потребность в кормовых добавках не обеспечивается за счет других источников.

В бывшем СССР для удовлетворения потребностей животноводства было налажено крупнотоннажное микробиологическое производство белка одноклеточных организмов, который по полноценности не уступает белку животного происхождения и соевому. Считалось, что производство кормового микробного белка на относительно дешевых по тому времени органических субстратах (древесине, продуктах нефтепереработки, спиртах, природных газах) обеспечит потребность страны в кормовом белке при значительной экономии в площадях посевов и удешевлении кормов.

Основной стадией производства кормового микробного белка (белково-витаминного концентрата — Б В К), налаженного в СССР, являлась переработка органического сырья (н-алканов, природного газа, этанола, метанола, гидролизатов древесины и др.) в биомассу дрожжей (товарные продукты «паприн», «эприн», «гиприн») или бактерий (продукты «гаприн», «меприн») путем непрерывного аэробного культивирования микроорганизмов на водно-минеральной среде с органическим субстратом. Выращенная биомасса микроорганизмов концентрировалась и высушивалась.

Развитие крупнотоннажных производств стимулировалось относительной низкой стоимостью сырьевых и энергетических ресурсов: н-парафинов нефти, природного газа, спиртов, растительного сырья, электроэнергии, нефти и нефтепродуктов. В бывшем СССР при высокой доле сырья и энергоресурсов в себестоимости продукции, расходах на стадию ферментации около 60-90% от всех затрат на технологический процесс и невысокой доле затрат на заработную плату (в 2—5 раз ниже, чем на аналогичных зарубежных производствах) это приводило в целом к меньшим затратам на производство микробного белка по сравнению с растительным.

С переходом России к новым экономическим условиям, ростом цен на невозобновляемое сырье крупнотоннажное производство кормового белка одноклеточных организмов стало нерентабельным, что привело к остановке и ликвидации большинства отечественных производств. В ныне существующих условиях цена возобновляемого растительного сырья, различных углеводсодержащих отходов и вторичных сырьевых ресурсов остается невысокой, что при одновременном решении экологических задач создает основу для увеличения масштабов переработки биомассы растений и различных органических отходов в кормовые продукты, обогащенные белком одноклеточных организмов и другими ценными компонентами. Целесообразны небольшие установки, например вблизи сельскохозяйственных производств или перерабатывающих предприятий, где биотехнологические процессы осуществляются по упрощенной технологической схеме на отходах сельского хозяйства и переработки, а продукция подлежит использованию на месте. Это снизит затраты на строительство, производство и транспортировку продукции, а также на обеспечение экологических требований, так как объемы продукции на таких установках невелики.

В кормовые продукты, обогащенные БОО, могут быть переработаны различные отходы: деревообработки, сельского хозяйства (солома, зеленая масса растений, ботва и т.п.), животноводства (навоз и птичий помет), перерабатывающей промышленности (актуальна утилизация барды спиртового производства и молочной сыворотки), активный ил очистных сооружений, сортированные ТБО.

В качестве микроорганизмов используют дрожжи, бактерии, низшие мицелиальные грибы. Ферменты применяют для повышения доступности и усвояемости корма животными. В результате получают белково-витаминные концентраты, кормовые добавки, обогащенные белком, незаменимыми аминокислотами, витаминами, доступными углеводами и минеральными веществами.

Кроме одноклеточных организмов для обогащения белком можно использовать высшие базидиальные грибы. Из 1 кг соломы можно получить 0,1 кг плодовых тел грибов и примерно 0,5 кг остатка соломы с мицелием, содержащим 2,5% белка.

Кормовой белок можно также получать с помощью дождевых червей (вермикультуры). Вермикультура позволяет получать кормовой белок из различных компостов и навоза. В частности, из навоза от 1 тыс. голов крупного рогатого скота можно получать около 400 кг животного протеина в день.

Наиболее дешевый кормовой белок может быть получен из органического вещества сточных вод, в частности из активного ила. Однако получение его возможно только при незначительном содержании в активном иле тяжелых металлов, других токсичных веществ, отсутствии патогенных микроорганизмов. Поэтому, а также из-за низкой пищевой ценности и повышенного содержания патогенной микрофлоры для получения белкового кормового продукта малопригодны бытовые отходы.

В настоящее время на российском рынке присутствует достаточно широкий спектр различных кормовых добавок, обогащенных белком одноклеточных организмов и предназначенных для использования в составе комбикормов для животноводства, птицеводства и рыбоводческих хозяйств [1, 72, 73, 150].

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы