Мы неоднократно поднимали актуальную для современной цивилизации тему: как превратить отходы в доходы. Напомним, что по большому счету речь идет о создании принципиально новой экономики, где большую роль будет играть организация замкнутых производственных циклов. Только в такой модели отходы и всё то, что считалось неизбежным злом, выявят свои полезные свойства. Но для ее воплощения в жизнь необходима кардинальная «перестройка» нашего сознания – как непременное условие перехода на новый технологический уклад.
Нагляднее всего эта истина раскрывается в сегодняшней борьбе с инвазивными сорняками. Напомним, что к инвазивным видам относятся растения, занесенные человеком из другой среды обитания. При успешной адаптации на новом месте они начинают стремительно распространяться, вытесняя местную флору и фауну и тем самым снижая биоразнообразие. Данная проблема затрагивает практически все страны, включая и Россию.
В нашей стране самую большую известность получил борщевик Сосновского, уже создавший критическую ситуацию в северно-западных и центральных регионах РФ. При этом он упорно распространяется и на восток, достигнув Урала и южных регионов Сибири. Если брать Сибирь и конкретно – Новосибирскую область, то здесь наибольшие проблемы создает клен ясенелистный. Это крайне неприхотливое растение, способное создавать непроходимые дебри благодаря очень быстрому росту. В Западной Сибири клен ясенелистный захватывает поймы рек, включая Обь и Иртыш. Не меньше проблем он создает и городским территориям. Так, он разрушает обочины дорог и часто становится причиной обрыва электропередач при шквалистом ветре. К тому же его пыльца является сильным аллергеном, а корневая система выделяет в почву токсины, подавляя рост других растений. За свою опасность клен ясенелистный был даже занесен в «Черную книгу флоры Сибири». И что не менее важно: затраты на его вырубку в городах составляют существенную долю расходов для муниципальных бюджетов.
Еще раз подчеркнем, что с такими проблемами сталкиваются во многих странах. Практически в каждой из них есть свой список растений-агрессоров, с которыми приходится вести борьбу. Как мы понимаем, такая борьба неизбежно требует затрат. И вот вопрос: могут ли эти затраты хоть как-то окупиться или даже (в идеале) принести прибыль? Иными словами, есть ли от инвазивных сорняков хоть какая-то польза?
По сути, эта проблема решается в той же логике, что и проблема органического мусора. Напомним, что энергетический потенциал органических отходов достаточно хорошо изучен, и все это уже давно нашло практическое применение в разных странах (о чем мы много писали). Инвазивные сорняки – та же органика. Соответственно, она также обладает энергетическим потенциалом, который в последнее время достаточно активно изучается, в том числе и в нашей стране (и конкретно – в новосибирском Академгородке).
Так, примерно полтора года назад было опубликовано исследование группы австралийских ученых из Университета Квинсленда, где рассматривался биоэнергетический потенциал 15 видов инвазивных сорняков (древесных и травянистых), произрастающих на территории австралийского континента. Мы обратили внимание на эту работу потому, что ее результаты были широко растиражированы в популярных западных СМИ (чего, к сожалению, не скажешь об аналогичных исследованиях российских ученых, включая ученых из Новосибирска). Отметим, что на Западе данная тема неизменно исследуется в контексте «безуглеродной» стратегии. Биоэнергетика рассматривается как дополнение к таким возобновляемым источникам энергии, как солнце и ветер. Для Австралии указанное исследование стало актуальным по той причине, что – в отличие от Европы – использование в качестве твердого биотоплива традиционных древесных гранул (полученных из коммерческой древесины) здесь законодательно не относят к возобновляемой (то есть «зеленой») энергетике.
Поэтому австралийские ученые обратились к альтернативному сырью. Инвазивные сорняки лучше всего подходили на роль такой альтернативы. С одной стороны, по ряду параметров они соответствовали «нормальной» древесине, а с другой, с ними приходилось в любом случае вести борьбу, затрачивая деньги. Результатом этой борьбы становятся скопления больших куч растительных остатков. Оставлять их просто гнить под открытым небом или сжигать прямо в кучах – нецелесообразно и неприемлемо с точки зрения экологии. Так не лучше ли использовать их для переработки? Производство топливных гранул напрашивалось, само собой.
На первый взгляд, задача вроде бы простая. Для производства гранул растения высушивались, затем измельчались, после чего полученная масса шла под пресс. Однако готовый продукт (гранулы) должен обладать товарным качеством и соответствовать определенным стандартам, разработанным как раз для такого товара. Именно это и предстояло установить исследователям, поскольку без выявления конкретных характеристик такого продукта его широкое применение в энергетике просто невозможно.
Как показало исследование, теплотворная способность гранул из некоторых видов сорняков находилась в пределах, подходящих для коммерческого использования. В некоторых случаях (благодаря высокому процентному составу целлюлозы) по теплотворной способности показатели были даже выше, чем для обычных гранул. В то же время отмечалось, что в них меньше лигнина и вдвое больше золы. Механическая прочность (как раз из-за меньшего содержания лигнина) в отельных случаях также не дотягивала до желательных параметров. Однако, по мнению исследователей, для решения этих проблем необходимо было усовершенствовать саму технологию изготовления таких гранул, учитывая параметры для каждого отдельного вида сорняка.
Сейчас мы не будем вдаваться в физические и химические подробности, изложенные в исследовании. Нам важен общий вывод: при решении вопросов, связанных с золой и выбросами, гранулы из сорняков вполне способны найти свою нишу в автономном энергоснабжении, а также в совместном сжигании топлива в промышленности и в рамках организации замкнутых производственных циклов. Кроме того, внедрение технологий превращения сорняков в энергию приводит к тому, что проблема борьбы с ними трансформируется в создание нового источника возобновляемой энергии. В долгосрочной перспективе, считают исследователи, это поможет снизить нагрузку на землепользование, одновременно способствуя достижению целей «устойчивого развития».
Как мы уже сказали выше, аналогичные исследования энергетического потенциала инвазивных сорняков проводятся и в нашей стране. В европейской части в поле зрения ученых вполне ожидаемо попал борщевик Сосновского. В частности, он также исследовался как сырье для получения топливных гранул. Кроме того, в Ярославском государственном техническом университете разработаны способы получения сока из борщевика – с его последующей ферментацией для производства биоэтанола. Параллельно субстрат из того же борщевика и других сорняков исследовался для получения биогаза в метановых установках.
В Западной Сибири предметом научного внимания стал клен ясенелистный. Поскольку в наших краях происходит регулярная вырубка кленовых зарослей, ученые исследовали энергетическую ценность щепы этого растения (например, для производства тех же топливных гранул или брикетов). Новосибирская область вообще считается идеальным местом для реализации проектов, где фигурирует клен ясенелиснтный в качестве источника энергии. Поэтому исследования в данном направлении поддержаны, в том числе, и на региональном уровне. Главными научными организациями здесь выступают Институт теплофизики СО РАН (конкретно, Лаборатория проблем энергосбережения), Новосибирский государственный технический университет и Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (поселок Краснообск).
Данное направление исследований пока еще слабо освещается в СМИ, несмотря на то, что проблема инвазивных сорняков стоит достаточно остро. Тем не менее, уже получено несколько соответствующих патентов и опубликована серия статей по превращению «сорной» биомассы в биологическое топливо. Причем, оказалось, что биомасса из клена ясенелистного – после определенной обработки – дает топливо, приближающееся по своим энергетическим свойствам к ископаемому углю.
Понятно, что пока это – достаточно «молодое» направление исследований. Но, учитывая тот факт, что такая работа четко вписывается в логику перехода к новому технологическому укладу, она стоит того, чтобы в будущем посвятить ей более пристальное внимание с нашей стороны.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии