В работе рассматриваются основные типы отходов, структура, основные особенности появления, а также утилизации отходов современного агропромышленного комплекса, основные возможности и области их использования в ходе дальнейшей переработки и получения композитных материалов.
Ключевые слова: отходы, агропромышленный комплекс, сельское хозяйство, растениеводство, пищевая и перерабатывающая промышленность, переработка, полимерные технологии.
The paper considers the main types of waste, the structure, the main features of the formation and about disposal of waste of the modern agro-industrial complex in Russia and abroad, the main possibilities of their use in the course of further processing and production of composite materials.
Keywords: waste, agro-industrial complex, agriculture, crop production, food and processing industry, processing, polymer technologies.
Обзор отходов агропромышленного комплекса включает в себя анализ различных видов отходов, их характеристики, проблемы управления ими, а также возможные пути их переработки и утилизации. Важно отметить, что подход к управлению отходами может различаться в зависимости от региона, типа сельскохозяйственной деятельности и уровня технологической развитости. [1–3]
В статье представлены:
— Анализ работ исследователей в области полимерных композитов, который определил научную проблему и направления исследований;
— Исследование различий в методах переработки отходов агропромышленного комплекса в России и за рубежом.
Виды отходов:
Растительные отходы: Сюда входят остатки после уборки урожая, побочные продукты обработки сельскохозяйственных культур.
Животные отходы: К ним относятся навоз, умершие животные, органы, не предназначенные для продажи.
Упаковочные материалы: Пластик, бумага, картон, металл и другие материалы, используемые для упаковки сельскохозяйственной продукции.
Проблемы управления отходами в агропромышленном комплексе:
Экологические проблемы: Неправильная утилизация отходов может привести к загрязнению почвы и водных ресурсов.
Экономические потери: Неконтролируемое сбрасывание отходов может привести к убыткам из-за потери ценных ресурсов, таких как органическое удобрение.
Здоровье человека и животных: Неконтролируемые отходы могут представлять угрозу для здоровья человека и животных.
Возможные решения и направления:
Переработка: Разработка и внедрение технологий по переработке отходов в полезные продукты, такие как биогаз, компост, биоуголь и т. д. [4]
Утилизация: Использование современных методов утилизации, включая термическую и биологическую обработку. [4]
Управление упаковочными материалами: Развитие более устойчивых упаковочных материалов и их утилизация. [4]
Отходы производства в сельском хозяйстве и смежных отраслях играют важную роль в экологическом и экономическом контексте. Вот несколько ключевых аспектов работы с отходами АПК в России: [1]
- Объемы отходов: Ежегодно в АПК России генерируется огромное количество отходов, превышающее 770 миллионов тонн. Это включает в себя твердые отходы, такие как пищевая упаковка, а также отходы от лесотехнической отрасли и деревообрабатывающей промышленности. [1]
- Твердые отходы: Около 90 миллионов кубических метров отходов представляют собой твердые материалы, такие как бумага, картон, полимеры и другие пищевые упаковочные материалы. [1]
- Отходы растениеводства: Отрасли растениеводства формируют разнообразные отходы, такие как солома, лузги различных культур, стержни початков кукурузы и стебельная масса сорго. [1]
- Утилизация и переработка: Одной из основных проблем является способность утилизировать и перерабатывать эти отходы. Некоторые отходы, такие как солома, часто просто сжигаются или запахиваются в почву. [1]
Рис. 1. Диаграмма структуры образования отходов растениеводства
Общие посевные площади сельскохозяйственных культур в России — одни из крупнейших в мире, но в силу низкой урожайности наша страна отстает в разы по валовому объему производства основных сельскохозяйственных культур от мировых лидеров — США и Китая. Данные представлены в табл. 1.
Таблица 1
Данные по странам с площадями и урожайностью за 2018 и 2021 годы
|
Страна |
Площадь, млн га |
Урожайность, ц/га (2018) |
Урожайность, ц/га (2021) |
|
Россия |
79,3 |
23,7 |
- |
|
США |
56,5 |
72,5 |
72,5 |
|
Китай |
>80 |
58,1 |
58,1 |
|
Германия |
- |
39,5 |
39,5 |
|
Канада |
- |
39,5 |
39,5 |
|
Япония |
- |
60,2 |
60,2 |
|
Бразилия |
- |
- |
- |
|
Индия |
- |
228 |
228 |
Такая таблица помогает сравнить посевные площади, урожайность и валовой объем различных стран, выявив отличия между Россией, США, Китаем и другими странами по ключевым сельскохозяйственным параметрам. [5–9]
В ходе обзора основных отходов растительного происхождения были выделены следующие конкретные виды, примеры и способы переработки, представленные в табл. 2.
Таблица 2
Обзор основных отходов агропромышленного производства
|
Вид растительных отходов |
Примеры |
Способы переработки |
|
Солома |
Остатки после уборки зерновых культур |
Производство биоугля, компостирование, производство биогаза |
|
Листья и побеги |
Остатки после обрезки растений |
Компостирование, использование в качестве мульчи, биотопливо |
|
Остатки овощей и фруктов |
Нераспроданные или испорченные продукты |
Производство биогаза, компостирование, производство биоэнергии |
|
Обрезки виноградных лоз |
Остатки после обрезки виноградных лоз |
Производство биоугля, компостирование, использование в сельском строительстве |
|
Остатки кукурузы |
Стебли, листья и початки после уборки |
Производство биогаза, компостирование, использование в кормовой отрасли |
|
Плодоножки томатов |
Остатки после сбора томатов |
Производство биогаза, компостирование, производство органических удобрений |
|
Остатки подсолнечника |
Стебли и листья после уборки семян |
Производство биоугля, компостирование, производство биогаза, использование в производстве масла |
|
Остатки ячменя |
Солома и остатки после уборки |
Производство биоугля, компостирование, производство биогаза, использование в качестве корма для животных |
|
Остатки риса |
Солома и остатки после уборки |
Производство биоугля, компостирование, производство биогаза, использование в производстве энергии |
|
Остатки льна и конопли |
Волокна и части растения после уборки |
Производство биоугля, компостирование, использование в текстильной и строительной промышленности, производство биогаза |
Экономически целесообразным решением в масштабе страны является организация сбора и переработки пластмассовых отходов в новые изделия для промышленности, строительства, сельского хозяйства и домашнего обихода. [12]
Однако в АПК Российской Федерации до сих пор не решены вопросы сбора и первичной переработки ценных вторичных материалов. Эти функции могли бы принять на себя предприятия технического сервиса АПК. [4]
Основные методы переработки представлены в табл. 3.
Таблица 3
Основные методы переработки, применяемые в мировой индустрии
|
Метод переработки |
Описание |
|
Компостирование |
Процесс разложения органических отходов в компосте, который может быть использован в сельском хозяйстве для улучшения почвы. |
|
Биогазовые установки |
Превращение органических отходов в биогаз (метан), который может быть использован для производства энергии. |
|
Переработка биомассы |
Производство топлива или других продуктов из биомассы, такой как солома, древесина, и другие органические материалы. |
|
Вермикомпостирование |
Использование червей для разложения органических материалов, создание высококачественного удобрения (вермикомпоста). |
|
Пиролиз |
Термический процесс, при котором органические материалы разлагаются под воздействием высоких температур и отсутствия кислорода. Может использоваться для производства топлива. |
|
Рециклинг пластика и бумаги |
Механическая или химическая обработка использованных пластиковых и бумажных материалов для производства новых продуктов. |
|
Энергетическое использование |
Использование отходов для производства энергии, как например, сжигание биомассы для генерации электроэнергии. |
|
Энергетическое использование с биогенерацией |
Производство энергии из биомассы, включая сельскохозяйственные отходы. Биогенерация может включать сжигание, газификацию или биогазовые установки. |
|
Рециклинг металлических отходов |
Сбор, переработка и повторное использование металлических материалов, которые могут быть найдены в агропромышленных отходах (например, металлические конструкции, оборудование). |
|
Переработка древесных отходов |
Производство древесных пеллет, древесной муки или других продуктов из древесных отходов, таких как сучья, опилки или обрезки. |
|
Гидротермальная обработка |
Процесс обработки органических отходов водой при повышенном давлении и температуре, что может привести к получению биоэнергии или биопродуктов. |
|
Термохимическая конверсия |
Процессы, такие как газификация, пиролиз и гидролиз, которые преобразуют органические отходы в топливо или химические продукты. |
|
Сжигание с использованием высокоэффективных технологий |
Процессы сжигания отходов, осуществляемые с использованием высокоэффективных систем фильтрации и очистки, чтобы минимизировать выбросы вредных веществ. |
Литература:
- Стребков Д. С., Тихомиров А. В., Харченко В. В. Проект энергетической стратегии сельского хозяйства России // Техника и оборудование для села. — 2009. — № 2. — С. 12–15.
- Сельское хозяйство в России. 2021: Стат.сб./Россстат — С 29 М., 2021. — 100 с.
- Инновационное развитие агропромышленного комплекса в России. Agriculture 4.0 [Текст]: докл. к XXI Апр. междунар. науч. конф. по проблемам развития экономики и общества, Москва, 2020 г. / Н. В. Орлова, Е. В. Серова, Д. В. Николаев и др.; под ред. Н. В. Орловой; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». — М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2020. — 128 с. — ISBN 978–5–7598–2178–6 (в обл.). — ISBN 978–5–7598–2075–8 (e-book).
- Прогноз научно-технологического развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года / Минсельхоз России; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». — М.: НИУ ВШЭ, 2017. — 140 с. — 300 экз. — ISBN 978–5–7598–1561–7 (в обл.).
- Bernard A., Buonsante V. (2017) Keeping it clean: how to protect the circular economy from hazardous substances. European Environmental Bureau. Belgium.
- Adeoye, P; Adebayo, S. and Musa, J. Agricultural post-harvest waste generation and management for selected crops in Minna, Niger State Nigeria. Journal of Applied Sciences in Environmental Sanitation. l 6 (4).
- Composting of Agricultural Waste in Denmark — In Respect of Potential, Iodostrial Process Technology and Environmental Considerations. MOGENS HEDEGAARD- Project manager. M.Sc. I. KRÜGER AS — Sofiendalsvej 88 DK- 9200 Aalborg
- ALBRECHTSEN, D. G. & BECKER, E. M. 2017. Mindre madspild fra hav til bord — en forundersøgelse, Teknologisk Institut.
