Мы уже уделяли внимание таким важным темам, как создание энергетических плантаций и агромайнинг. Напомним, что в первом случае речь идет об использовании растительной биомассы для получения различных видов топлива (газообразного, жидкого, твердого), которое выступает в качестве «зеленой» (то есть возобновляемой) альтернативы ископаемому топливу. Во втором случае растения выступают как сырье для цветной металлургии, поскольку накапливают в своем соке соединения различных металлов (чаще всего – никеля) и в ряде случаев даже не уступают по этому качеству высокосортным рудам.
Картина была бы не полной, если бы мы не коснулись аналогичной растительной альтернативы для химической промышленности, где всё ещё используется ископаемое углеводородное сырье. Как мы знаем, вплоть до нашего дня большая часть материалов и химических веществ (например, пластика) синтезируются из нефти и природного газа. И если в наше время рассматривается вопрос создания энергетических плантаций для последующего производства биоэтанола, биодизеля, биоугля или биогаза, то вполне закономерным шагом являются попытки создавать тот же пластик из растительной биомассы или ее отдельных компонентов.
Понятно, что данную тему в наше время активнее всего развивают борцы с углеродными выбросами, хотя сами поиски в этом направлении могут оказаться вполне интересными в чисто научном плане. В принципе, сама тема биологического сырья для химической промышленности далеко не нова. Так, генно-модифицированная кукуруза уже вовсю используется не только для получения этанола, но и для производства биопластика. Однако у защитников экологии есть на этот счет возражения.
В первую очередь они обращают внимание на то, что возделывание кукурузы в интенсивной агротехнике неизбежно ведет в деградации почв и, соответственно, к увеличению так называемого «углеродного следа». На их взгляд, возделывание для таких целей однолетних растений противоречит принципам «устойчивого» сельского хозяйства. В чем же выход? Выход – в переходе на многолетние технические культуры. Как утверждают защитники экологии, необходимо идти противоположным образом, развивая многолетние и самовосстанавливающиеся системы, способные удовлетворять потребности человека, одновременно поглощая огромное количество углерода.
Мы уже касались темы «многолетнего» земледелия, когда ученые пытаются найти замену привычным однолетним пищевым культурам (бобовым, овощным и злаковым) через поиск их аналогов среди множества многолетних съедобных растений. Тот же принцип пытаются перенести и на технические культуры. В этом плане ГМО-кукуруза воспринимается как вчерашний день. То же самое относится и к хлопку (важному источнику целлюлозы). По ряду причин хлопок выращивается исключительно как однолетняя культура, в чем борцы за экологию видят большой минус.
Впрочем, с традиционными многолетними культурами также возникают проблемы. Например, плантации сосны и ели, используемые для производства бумаги и картона, вырубаются под корень, что в дальнейшем также способствует деградации почв. Не лучше выглядит ситуация и с традиционными каучуконосами. Такие монокультурные посадки давно уже вызывают нарекания со стороны экологов.
Отсюда вытекает следующая задача: подобрать для указанных целей такие многолетние культуры, которые можно собирать без ущерба для почвы и при этом – выращивать в интегрированных поликультурах вместе с пищевыми растениями и даже совместно со скотом. Такая постановка вопроса может показаться утопической, тем не менее, она полностью вписывается в современный «зеленый» тренд, связанный с переходом на «углеродное» регенеративное земледелие (о чем мы уже писали подробно).
Еще раз отметим, что главный вектор экологического направления в сельском хозяйстве направлен в сторону создания децентрализованных производств и технологий, адаптированных к масштабам производства. Это – своего рода вызов транснациональному капиталу, стремящемуся к монополизации рынков (как продовольственных, энергетических, так и рынков сырья). Считается, что путем децентрализации производств можно обеспечить массу потребностей цивилизованного общества, поддерживая при этом экономическую самодостаточность регионов.
Ученые, занятые поиском таких многолетних культуры, исходят из того, что те могли бы со временем стать заменой ископаемым углеводородам (нефти и газа), параллельно способствуя (как принято считать) решению климатической проблемы. В данном случае ставка делается на многолетние растения как источник технического крахмала.
Дело в том, что крахмал является вторым по популярности углеводом в промышленности после целлюлозы. Необходимо отметить, что он выступает важным компонентом при производстве бумаги и картона, связывая целлюлозные волокна и тем самым придавая материалу прочность. Благодаря связующим свойствам он также используется в текстильной промышленности. Он также применяется и в производстве целого ряда строительных материалов (строительные смеси, клей, пенопласт, потолочные покрытия). Еще одно важное направление – изготовление биопластика, где крахмал находит широкое применение. Так, существует упаковочный пенопласт на основе крахмала, заменяющий экологически вредный пенополистирол.
Надо сказать, что биопластикам прочат будущее, поскольку именно таким путем можно преодолеть нынешнее «пластиковое проклятие». Иными словами, биопластик должен прийти на смену синтетическим материалам из углеводородов. Для реализации этой стратегии необходимо будет увеличить производства крахмала, но увеличить так, чтобы не навредить почвам и не обострить проблему продовольственной безопасности.
В настоящее время практически весь крахмал, используемый в промышленности, получают из однолетних пищевых культур методом «традиционной» обработки почвы, что приводит к негативным последствиям для экологии.
В общем, решение проблемы ученые связывают с переходjм на многолетние крахмалистые культуры. Применительно к биопластику это будет означать, что такие растения, с одной стороны, станут экологически здоровой альтернативой углеводородам, а с другой стороны – альтернативой традиционным однолетним культурам, из которых извлекают технический крахмал (например, в Европе для поддержания бумажного производства уходит порядка 17% выращенного здесь зерна).
В настоящее время в мире ежегодно производится до 100 миллионов тонн синтетического пластика, на что уходит примерно 4-5% переработанной нефти и газа. Замена синтетических пластмасс биопластиком могла бы дополнительно снизить потребности в ископаемом топливе. Биопластики вполне могут производиться из крахмала, целлюлозы, масел и смол растительного (и даже животного) происхождения. Самое интересное, что изначально пластики производились как раз из натуральных материалов - начиная с середины XIX века. В 1941 году Генри Форд представил автомобиль, где все пластмассовые элементы были изготовлены на основе сои. Однако после войны химическая промышленность всё больше и больше опиралась на ископаемые углеводороды. О натуральных пластиках начали забывать.
Сегодня былой опыт начинает возрождаться, однако (как это обычно бывает) воспринимается как что-то совершенно новое. В то же время работа в этом направлении идет, включая и работу по улучшению экологических свойств самого биопластика (который должен лучше разлагаться в почве и быть совершенно нетоксичным). Пока что биопластики с трудом конкурируют с синтетикой из углеводородов, однако ученые, выступающие за экологию, надеются на то, что при внимательном отношении к многолетним культурам, способным давать нужное количество сырья без ущерба для почв, ситуация может поменяться в лучшую сторону.
Если говорить конкретно о многолетних крахмалистых культурах, то на сегодняшний день в этот список входят следующие: конский каштан, несколько видов саговника, каштан из залива Мортон, ядовитые формы воздушного картофеля (разновидность лианы, дающей клубни в пазухах листьев), маклюра оранжевая и тому подобные. Некоторые из них встречаются в половине тропических регионов мир, и при нормальном развитии дела они могут поддержать экономики бедных развивающихся стран. Также обсуждается возможность выведения особых сортов дуба для получения промышленного крахмала.
С какой целью исследователи предлагают включать в посадки несъедобные растения? На их взгляд, это делается для того, чтобы сохранить принцип биоразнообразия в сельском хозяйстве. При этом они, что называется, оставляют дверь открытой для дальнейших поисков в указанном направлении. По их мнению, каждый отдельно взятый регион мог бы оценить местные эндемические виды, чтобы выявить самых достойных кандидатов. По крайней мере, это лучше, чем завозить из других регионов токсичные растения (у которых есть шанс превратиться в инвазивные сорняки).
Разумеется, указанная стратегия по выращиванию многолетних технических культур не является идеальной, и в научным кругах высказывается по этому поводу немало скептических замечаний. Поэтому окончательные выводы здесь пока что делать рано. Тем не менее, весьма привлекательно само направление исследований. И, наверное, для развития науки данное обстоятельство важнее всего.
Николай Нестеров
Изображения получены из открытых источников
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии