Современные способы утилизации отходов сельского хозяйства
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
µ концентраты из зеленой массы растений содержат около 50% белка, всего 2-5% целлюлозы и, кроме того, до 50 мг% каротина; они эффективно заменяют в рационах птиц и свиней традиционные белковые добавки: сою, рыбную муку, шроты, дрожжи. Твердая фракция, образующаяся при переработке зеленой массы растений, - жом, хотя и содержит на 15-20% меньше белка, чем исходная зеленая масса, служит хорошим кормом для жвачных. Потери питательностр! зеленой массы при ее фракционировании не превышают 5-7%, тогда как при получении сена или силоса они равны 20-30%.
Необходимо отметить, что уже созданы прессы для отжатия сока мощностью 25-50 т/ч зеленой массы, позволяющие регулировать степень отжатия сока в широких пределах в зависимости от интересов того или иного хозяйства. Без особого труда из 1 т зеленой массы можно получить 300-500 кг сока и выделить в виде белковых концентратов 10-20% содержащегося в ней протеина.
Новые перспективы открывает твердофазная ферментация увлажненных до 50-60% влажности субстратов. Для такой ферментации крахмал-и целлюлозосодержащего сельскохозяйственного сырья (зерно, отруби, солома, шелуха, кочерыжка и др.) могут быть использованы мицелиальные грибы3. В нашем институте в лабораторных и полупроизводственных условиях при помощи дрожжеподобной культуры Endomycopsis fibuliger получены продукты из зерна с содержанием 18-20% белка, а при помощи Trichoderma lignorum - продукты из соломы с содержанием 12-18% белка. По биологической ценности белок этих продуктов не уступает белку дрожжей. Мицелиальная масса содержит меньше нуклеиновых кислот, чем дрожжи. Полученный продукт может служить источником витаминов группы В и гидролитических ферментов.
Ведутся также работы по микробной деградации лигнина, что открывает перспективу получения микробного белка за счет не только целлюлозы и гемицеллюлозы растений, но и лигнина - наиболее прочного полимера клеточной стенки. К сожалению, пока еще не существует высокопроизводительного оборудования для твердофазной ферментации растительного сырья в промышленных масштабах.
Что касается отходов животноводческих ферм, то, подвергая навоз метановому брожению, которое осуществляется в анаэробном процессе ферментации, можно получить биогаз, содержащий 60-65% метана и 30-35% углекислого газа, высококачественное органическое удобрение (твердая фракция), а также богатую азотом, фосфором, калием и другими элементами жидкую фракцию, пригодную для поливки растений.
Установлено, что степень биодеградации органического вещества навоза зависит во многом от содержания лигнина: органика навоза с 10% лигнина во время метанового брожения разрушается на 50-55% с образованием около 400 нм3 биогаза из 1 т сухого вещества, при 20% лигнина - степень биодеградации только 25-27% и выход биогаза вдвое меньше - 200 нм3/т. Продуктивность системы в большой мере зависит от температуры ферментации: в термофильном процессе при 47-55 С продуктивность образования биогаза выше, чем в мезофилъном (при 30-35 С).
Термофильный процесс способствует освобождению навоза от патогенной микрофлоры, паразитов, семян сорняков, но, к сожалению, при этом процессе больше полученной энергии (около 30%) расходуется на поддержание температуры в реакторе. Метан биогаза из навоза дороже природного газа, используемого в народном хозяйстве, однако метановое брожение отходов животноводческих ферм необходимо рассматривать как перспективный технологический процесс, имея в виду защиту окружающей среды и возможность получения высококачественного удобрения.
Другой путь утилизации отходов ферм - их аэробная ферментация, когда через жидкость продувается воздух, что способствует развитию микробов, быстро разрушающих органические вещества. Ферментация в этом случае не дает биогаза, заметно увеличивает энергозатраты на аэрацию, но позволяет наряду с органическим удобрением получать микробный кормовой белок, а сам процесс биодеградации органических веществ идет значительно быстрее, чем при метановом брожении, то есть при анаэробной ферментации. Если жидкую среду обогатить углеродом (метанол, углеводы), то резко увеличивается продуктивность ферментационной системы в расчете на получаемую микробную биомассу.
Таким образом, микробная биоконверсия отходов животноводческих ферм может дать высококачественное удобрение, биогаз, кормовую микробную биомассу и вместе с тем устранить неприятные запахи вокруг ферм, защитить водоемы и почву от загрязнения.
Биогаз как местное топливо способен обеспечивать хозяйства энергией, а это очень важно, особенно в аварийных случаях, когда выходит из строя общая энергосистема.
Превращение полисахаридов грубых кормов, в том числе соломы, в усвояемую для животных форму имеет исключительно важное народнохозяйственное значение. Более того, создание экономически оправданной технологии обработки соломы и других целлюлозосодержащих субстратов может привести к серьезным социальным последствиям. Известно, что при производстве зерна на каждую его топну образуется и тонна соломы, в которой заключено почти столько же энергии, сколько в зерне (сумма полисахаридов в зерне и соломе почти одинакова, только в первом случае это крахмал, а во втором - гемицеллюлоза и целлюлоза). Если, по данным ФАО, мировое производство зерна составляет в год 1600 млн. т, из которых 1000 млн. т идет в пищу человека, а 600 млн. т - в корм животных, то это означает, что мировые ресурсы соломы также составляют около 1600 млн. т. Следовательно, усилия ученых - физиков, химиков, биологов, технологов, специалистов