Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Биоконверсия вторичных продуктов агропромышленного комплекса

Зарубежный опыт биоконверсин вторичных продуктов

В западных странах органические удобрения вновь обрели свою прежнюю ценность и усилилось стремление использовать их оптимальным способом; исключить потери питательных веществ и снизить объем складских емкостей.

Органическое удобрение, образуемое при метаногенезе, обладает высоким удобрительным действием, обеспечивающим дополнительный прирост урожайности - в среднем около 20% на 1 т сухого органического остатка. Это дает экономию валютных средств. Эффективность применения такого удобрения равна 40 долл, на 1 т остатка.

В Голландии получила развитие интегрированная аэробноанаэробная обработка жидкой фракции навозных стоков с предварительной фильтрацией и разделением жидкой и твердой фракций. Профильтрованный и затем сброженный жидкий навозный сток свиноферм, содержащий значительные количества азота (3 кг/м3) и фосфора, подвергается двустадийной системе очистки (нитрификации - денитрификации - дефосфотации). Применение двустадийной схемы позволяет практически на 100% удалить как азот, так и фосфор.

Французская фирма выпускает новое органическое удобрение - ферментированный навоз крупного рогатого скота. Удобрение выпускается в виде гранул, из 10 кг навоза получается 1 кг (85% сухого вещества). Оно содержит больше органического вещества, фосфора, калия, кальция и магния, чем в обычном навозе, и не имеет запаха. Внесенные в почву гранулы быстро растворяются дождевой водой.

Как известно, основная роль в создании плодородного пахотного слоя принадлежит микроорганизмам. В последние годы имеется достаточно сообщений о применении отдельных микроорганизмов или их ассоциаций для биоконверсии вторичных продуктов сельского хозяйства в органические удобрения.

Японская фирма получила штамм бактерий, предназначенный для эффективной переработки рисовой соломы в компост, представляющий собой удобрение для сельскохозяйственных растений. Фирма провела производственные испытания 50 т препарата, получившего название «дайкомпо».

Ученые Токийского университета, исследуя возможные способы утилизации навоза свиней, крупного рогатого скота и птиц, показали, что для навоза крупного рогатого скота компостирование наиболее эффективно. Оно предусматривает внесение в навоз микробного инокулята, брикетирование и выдерживание в течение 9 мес. Куриный помет компостируется с использованием инокулята термофильных бактерий (0,025 объема). Процесс включает два этапа: ферментацию в полуанаэробных условиях в течение 65 ч, затем аэробную ферментацию с барботажем при температуре 70°С в течение почти 40 ч. Ведущая термофильная культура - Thermomonospora viridis. Метод позволяет полностью уничтожить развитие патогенной микрофлоры и дает значительную экономию энергии.

Для компостирования соломы применяются смешанные популяции микроорганизмов, в которых бактерии, не разлагающие целлюлозу, растут на продуктах, образуемых целлюлозолитическими грибами, дающими также подходящие субстраты для образования бактериального полисахарида, улучшающего структуру почв. В сообществе с целлюлозолитическими грибами Trichoderma или Penicillium анаэробные бактерии рода Clostridium фиксируют атмосферный азот. При компостировании целлюлоза и гемицеллюлоза соломы превращаются микроорганизмами в продукты питания растений.

Широкое распространение в последние годы получили древесные остатки, которые используются при приготовлении компостов (особенно в Японии). Так, для устранения неприятного запаха при компостировании свиного навоза его смешивают с опилками и готовым сухим компостом в соотношении 5:8:1, оптимальная скорость аэрации при этом 86 мл/(мин-кг). Навоз крупного рогатого скота компостируют с древесными опилками в течение 23 нед. Через 5 нед. от начала компостирования соотношение С: N стабилизируется, что свидетельствует о готовности компоста.

Исходным сырьем для приготовления искусственной почвы также служат древесные опилки. Их насыпают в стойлах на фермах крупного рогатого скота слоем 10 см. Через 15 дней опилки, пропитанные экскрементами и мочой животных, смешивают с рыбными отходами и компостируют в ямах. При снижении температуры саморазогре- вающегося компоста до 30°С (через 2 мес.) в него вносят дождевых червей, и процесс компостирования продолжается еще 16 мес. Полученный материал переносят на птицеферму, где применяют одновременно в качестве подстилки и корма для кур. На заключительном этапе приготовления искусственной почвы подстилку компостируют в буртах и гомогенизируют.

Искусственная почва характеризуется прочной агрегатной структурой, содержит 54% углерода, 2,7% азота и около 20% воднорастворимых зольных веществ. В смеси с песком она может быть использована как субстрат для выращивания растений в вегетационных сосудах, при этом в отличие от других искусственных субстратов на ней не происходит загнивания корней. В полевом опыте показано, что искусственная почва является высокоэффективным органическим удобрением.

В европейских странах и США за последние 30 лет возросло производство компоста из коры древесных пород, представляющего собой ценное удобрение для сельскохозяйственных культур. Разработаны методы компостирования, которые позволяют контролировать процесс микробиологического разложения исходного сырья. В ФРГ, где ежегодно в отходы идет 1,5 млн т коры, ее компостированием занимаются 33 специализированных предприятия. Они производят 550 тыс. м3 компоста в год.

В Италии исследуют вопросы утилизации вторичных продуктов сельского хозяйства в Институте лесного хозяйства и охраны природы. Проведена оценка пригодности различных видов вторичных продуктов для выработки органических удобрений. В стране накапливается около 410 млн м3 отходов деревообрабатывающей промышленности, устранение которых связано с большими трудностями. Создана технология их переработки в компост, по которой работают три промышленные установки производительностью 30 т органических удобрений в год. На специально оборудованной площадке измельченную кору лиственных пород (55%) смешивают с осадком сточных вод целлюлозно-бумажных фабрик (20%) и формируют из них бурты, в которые в три приема добавляют птичий помет (25%). Эту массу за весь период компостирования несколько раз перемешивают. Через 8 мес. компост готов, он богат гуминовыми кислотами и другими веществами, повышающими плодородие почв. Удобрение широко применяется в садоводстве и овощеводстве, доза 100-200 ц/га. В Италии вырабатывают более 4 млн ц органических удобрений с использованием коры. Внесение ее не только улучшает качество выращиваемых овощей, но и способствует более длительному сохранению товарного качества быстропортящихся овощей при транспортировке.

В Чехии ежегодно с примесью вторичных продуктов древесины перерабатывают 160 тыс. м3 еловой коры. При компостировании на 1 т коры добавляют 350 кг бесподстилочного навоза свиней и крупного рогатого скота с содержанием сухого вещества 45%. Компостируют в течение 6-8 нед., температура приготовления компоста достигает 65°С. Полученный компост содержит около 80% органического вещества, 0,98% азота, 0,36% Р2 05, 0,32% фосфора и 0,32% калия в усвояемой форме. Специалисты считают, что применение таких компостов особенно эффективно на почвах с низким потенциальным плодородием.

Во Франции разработан способ компостирования навоза сельскохозяйственных животных с растительными остатками для получения органического удобрения. Вторичные продукты (содержимое желудка животных, обрезки кожи, жир, кровь, попадающие в сточные воды при мытье туш, и другие отходы, не нашедшие применения) смешивают с растительными остатками (кукурузными стержнями, опилками) и измельчают. Соотношение С: N в компостируемой массе должно составлять 1:10. Увлажненную смесь помещают в ферментер и выдерживают при постоянном перемешивании и аэрировании несколько часов, выгружают и компостируют на открытых площадках. Через 3 мес. компост готов. По такой технологической схеме уже работает предприятие по убою скота, оборудованное семью биоферментерами. На нем ежегодно вырабатывается 1200 т компоста, применяемого в овощеводстве и садоводстве.

Во Франции также разработан новый способ биоконверсии растительных, животных и хозяйственных вторичных продуктов в гумино- вые удобрения. Гумификация целлюлозы и лигнина осуществляется аэробными бактериями, действующими в симбиозе с грибами, завершающими получение стабильного гумуса.

Размножение бактерий активизируется путем введения в субстрат металлических электродов любой формы. Возникающий электрический ток обеспечивает электролиз среды и снабжение ее кислородом и водородом. Несколько часов спустя происходит разогревание среды до 60°С, что способствует быстрому разложению субстрата.

Целлюлозосодержащис материалы нс богаты азотом, но при добавлении минерального или органического азота микроорганизмы, использующие их как среду обитания, обогащают субстрат нс только азотом, но и микроэлементами. Наблюдается накопление биомассы микроорганизмов и белка. Прямая биоконверсия различных видов растительного сырья (соя, рис, арахис) сложными микробными ассоциациями (мицелиальные грибы, дрожжи, бактерии) позволяет получать пищевые продукты, богатые незаменимыми аминокислотами, витаминами, ферментами и другими биологически активными веществами. Обычно эти микробные комплексы выращивают на увлажненных твердых растительных субстратах. При этом процесс идет достаточно долго (от 2-3 сут. до нескольких недель). И тем не менее такие ферментированные продукты чрезвычайно значимы в рационах многих народов.

В странах Юго-Восточной Азии и Океании традиционно и очень широко используются биотехнологии производства белковых продуктов с помощью мицелиальных грибов, дрожжей, бактерий из съедобного сырья растительного происхождения путем твердофазного культивирования. Такие продукты являются важнейшей пищевой добавкой к рациону жителей этих стран. Самая высокая в мире средняя продолжительность жизни населения в Японии (на 20-30 лет больше, чем в России), очевидно, в значительной степени зависит от самого высокого в мире потребления ферментированных продуктов.

В Норвегии разработана технология производства сыра на основе молочной сыворотки, типичным аналогом которого является сыр Мюзост. Получается сыр с определенным соотношением углеводов «глюкоза-галактоза-лактоза».

Получение молочного сахара из вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности лактозосодержащего сырья реализует концепцию безотходного производства, исключает загрязнение окружающей среды и дает в наше распоряжение удивительный углевод и его производные для обогащения продуктов питания, напитков, медицинских препаратов, кормовых средств и технических полуфабрикатов.

Таиландские ученые выделили быстрорастущие грибы, которые повышают усвояемость и увеличивают содержание микробного белка в выжатом сахарном тростнике, рисовой соломе и других продуктов, содержащих лигноцеллюлозу. Отобраны грибы, которые проявляют высокую лигнолитическую и целлюлозолитическую активность, не генерируют токсических веществ и не наносят вреда здоровью человека и животных. Получен и поступил в продажу пищевой фузари- умный белковый продукт, названный Mycoprotein.

Во всем мире биотехнологическая индустрия активно развивается, ее прибыли исчисляются миллиардами долларов. Корпорации готовы терпеть убытки в течение нескольких лет, зная, что в конечном счете получат сверхприбыли от исследований, направленных на создание новых штаммов микроорганизмов и технологий.

Контрольные вопросы

  • 1. Роль биотехнологии в утилизации сельскохозяйственных вторичных продуктов сельского хозяйства.
  • 2. Биотехнология возобновляемого сырья растениеводства.
  • 3. Пути конверсии углеродсодержащих соединений в белок.
  • 4. Твердофазная ферментация растительного сырья.
  • 5. Отличие традиционных компостов от вермикомпостов.
  • 6. Особенности подбора исходных компонентов (сырья), используемых при вермикомпостировании.
  • 7. Особенности утилизации птичьего помета и свиного навоза. Патогенная микрофлора.
  • 8. Безотходные технологии биоконверсии растительного сырья и перерабатывающих производств АПК.
  • 9. Анаэробное культивирование микроорганизмов на навозе.
  • 10. Метаногснез. Метаногенное сообщество микроорганизмов, закономерности их существования.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы