«Bio-fertilizers» или «Как отходы становятся удобрениями и помогают в ремедиации почв»
Возделывание земель неизбежно приводит к снижению плодородия, сокращению биологического разнообразия, а также загрязнению вследствие использования пестицидов и фунгицидов. Кроме того, существуют районы, в которых по различным антропогенным и/или техногенным причинам почвы оказываются загрязнены тяжелыми металлами, углеводородами, в т.ч. обладающими канцерогенной активность. Процессы ремедиации почв – это совокупность различных методов, позволяющих снизить концентрацию загрязняющих веществ до приемлемых значений или же направленных на снижение их мобильности и биологической доступности.
Примечание: Согласно статистике, ежегодные издержки на ремедиацию земель в Европе составляют более 17,3 млрд евро, при этом стоимость ремедиации 1 га земель варьируется от 50 до 500 долл., а в некоторых случаях может достигать 1000 долл. за гектар.
Существует множество способов ремедиации почв, при этом выбор того или иного метода обусловлен типом загрязнения почвы, степенью, а также экологическими и экономическими аспектами. Методы очистки, связанные с выемкой земель довольно эффективны, но трудозатратны и зачастую оказываются слишком дороги. В то же время «стационарные» методы, такие как фиторемедиация, ремедиация с использованием биосурфактантов, сорбентов, фосфатирование, известкование и пр. имеют ряд недостатков, связанных, например, с оседанием в почвах связывающих загрязнения веществ, с уносом полезных веществ, увеличением кислотности или щелочности почв, а также значительным снижением биологического разнообразия.
Альтернативным методом, получающим все более широкое распространение, является ремедиация с использованием биомассы. Так, биомасса, извлеченная практически из любых типов отходов (твердых бытовых, сельскохозяйственных и пр.), подвергается переработке одним из известных способов (например, анаэробная переработка, обработка паром) с целью удаления неприятного запаха и патогенной среды и на выходе получается темно-коричневая масса, практически не имеющая запаха, т.н. био-удобрения (bio-fertilizer). При попадании в почву, компоненты биомассы вступают во взаимодействие с загрязнениями, снижая их мобильность и биологическую доступность, в результате чего, они не уносятся грунтовыми водами, а также в значительно меньшей степени поглощаются тканями растений.
Тема извлечения и переработки биомассы заслуживает особого внимания, поэтому более подробно состав и доступные на сегодняшний день технологии переработки будут рассмотрены в отдельной статье, а пока приводим усредненные данные о содержании основных компонентов биомассы в таблице ниже.
Примечание: Углеводы, жиры, белки, органические кислоты, содержащиеся в органических отходах, делают мусор ценным сырьем для получения удобрений, так, в конечной биомассе велик органически связанного углерода и различных нутриентов.
Пояснения к таблице: На данный момент, в силу отсутствия в РФ технологий извлечения и переработки биомассы, в нормативной документации в принципе нет понятия «биоудобрения». Ближайшим аналогом можно считать «органические удобрения», состав которых был регламентирован лишь в 2016 году (ГОСТ 33830). Понятие «органические удобрения» в контексте упомянутого стандарта включает отходы животноводства (навоз, помет), а также торф, солому, опилки и пр. Единым требованием для такого рода удобрений является полное отсутствие патогенных микроорганизмов, жизнеспособных яиц, личинок и цист. Требования к pH на уровне 6,0-8,5, а содержание элементов т.н. группы NPK (азот, фосфор калий) в удобрениях, полученных из помета и навоза, соответственно, должно быть не менее 0,1-2 и 0,05-0,6% для азота, фосфора 0,1-2 и 0,01-0,5%, калия 0,04-8 и 0,01-0,6%. Очевидно, что по данным показателям, состав биомассы, полученной из бытовых отходов, даже превосходит требования стандарта.
Подводя итог, обозначим основные преимущества биоудобрений перед традиционными:
- Способны связывать загрязняющие почву вещества (тяжелые металлы, углеводороды, пестициды, фунгициды), препятствуя тем самым их попаданию в грунтовые воды и аккумуляции тканями растений;
- Благодаря своему составу, способствуют увеличению биоразнообразия почв, повышая сопротивляемость болезням, что в свою очередь сокращает потребность в использовании фунгицидов;
- Так как нутриенты в составе биомассы находятся в органически связанном состоянии, требуется время на их разложение, что обеспечивает растениям поступление питательных веществ не разово (на начальных этапах развития), как в случае с традиционными удобрениями, а постепенно, на протяжении всего периода роста. Кроме того, такой пролонгированный эффект избавляет от необходимости повторного внесения удобрений;
- Обеспечивает необходимую агломерацию почв, способствуя снижению эрозии и улучшению вспахиваемости;
- Биомасса – возобновляемый источник сырья. В то время как, например, фосфорные удобрения производятся из апатитового концентрата, т.е. невозобновляемого источника, количество отходов не просто неограниченно, с ростом населения планеты оно ежегодно растет и требует рационального подхода к переработке и последующему использованию;
Однако, состав биомассы, полученной из разных источников, неоднороден и, кроме того, из-за медленной деградации органических связанных микро- и макроэлементов растениям может не хватать тех или иных нутриентов на различных стадиях роста. Оптимальным решением является комбинирование традиционных фосфорных, калийных и азотистых удобрений с биомассой. Такая смесь имеет сбалансированный состав и обеспечивает постепенный продолжительный трансфер полезных веществ растениям.
В среднем, твердые бытовые отходы содержат 50-60% биомассы. Так, концепция рациональной переработки отходов позволяет, с одной стороны, получать дешевые (но весьма ценные) компоненты удобрений и субстанции для ремедиации почв, а с другой стороны, это разумный и экологичный подход, являющийся альтернативой пополнению полигонов отходами, которые впоследствии гниют, горят, загрязняют землю и грунтовые воды.