Переработка питательных веществ — ключ к спасению Земли
Утечки питательных веществ, необходимых для производства продовольствия, — особенно азота и фосфора — вызывают сильную эвтрофикацию водных экосистем Земли и способствуют изменению климата. Однако в этой угрозе скрывается и возможность. Развитие экономики питательных веществ создает новые бизнес-модели и позволяет превратить технологии переработки в экспортный продукт.
В рамках проекта NUTS (Переход к устойчивой экономике питательных веществ в Финляндии) изучалось более устойчивое использование питательных веществ и новые технологические инновации, связанные с их рециклингом. В проекте также разработан глобально уникальный nutrient footprint (след питательных веществ), который можно использовать для измерения использования основных питательных веществ — азота и фосфора. Это совместный проект Университета Лахти (LUT) и Института природных ресурсов Финляндии (LUKE), входящий в программу «Зеленый рост — к устойчивому будущему» организации Tekes (Финское агентство финансирования инноваций).
«Уже существуют некоторые технологии выделения и переработки питательных веществ, но не все из них в настоящее время коммерчески жизнеспособны. Например, азота в атмосфере много, но его связывание в удобрения — крайне энергоемкий процесс. Когда азот высвобождается в атмосферу, для его повторного использования требуется новая порция энергии. Это расточительство, и питательные вещества следует перерабатывать», — объясняет Мирья Миккиля, руководитель проекта NUTS.
Очистка сточных вод — самое слабое звено
Очистка коммунальных сточных вод — самое слабое звено цикла питательных веществ. Питательные вещества можно извлекать из сточных вод, но до сих пор для этого в основном использовались разные процессы. Однако исследования показывают, что возможно одновременное удаление фосфора и азота из сточных вод. Также недостаточна повторная утилизация питательных веществ: коэффициент использования фосфора составляет менее 50%, а азота — менее 10%.
Замедлить эвтрофикацию Балтийского моря можно за счет вылова рыбы и удаления растительной биомассы. «Например, питательные вещества можно удалять, вылавливая карповых рыб, что также улучшает популяции других промысловых рыб. Конечно, необходимые действия всегда зависят от ситуации, и методы очистки должны быть рентабельными, чтобы стать общепринятыми», — отмечает Миккиля.
По словам Миккиля, термическая обработка осадка сточных вод также может использоваться для разделения питательных веществ и тяжелых металлов. Кроме того, выращивание водорослей в сочетании с теплоэлектростанциями и водоочистными сооружениями было бы ресурсоэффективным, поскольку водоросли — мощные фотосинтетики.
«Сочетание производства биогаза и обогащенных вторичных питательных веществ — одна из ключевых технологий для устойчивой экономики питательных веществ. Формально это переработка отходов, при которой органическое сырье превращается во вторичные питательные вещества для удобрений, а также в сырье для гумуса и биогаза», — поясняет Миккиля.
Пищевую систему необходимо изменить
Историческое развитие продовольственной системы привело к тому, что экономика питательных веществ закрепилась в нынешнем, неустойчивом состоянии. Произвести достаточно пищи для 9 миллиардов человек на Земле к 2050 году возможно, но это требует радикальных изменений как в продовольственной системе, так и в отношении к ней. Необходимо больше растительной и сезонной пищи, локальная переработка. Кроме того, нужно сокращать пищевые отходы и использовать побочные потоки пищевой промышленности, возвращая питательные вещества обратно в производство продуктов питания.
«Нам следует наладить глобальное разделение труда и включить в рацион искусственное мясо, кузнечиков и червей. Глобальная транспортировка свежих продуктов также неэффективна. В будущем вместо воды будут перевозить сушеную пищу. В целом такие комбинации сделают выбор продуктов довольно разнообразным», — считает Миккиля.
По оценке Миккиля, существуют препятствия, основанные на институциональных структурах, рыночной экономике и системе ценностей людей, которые замедляют переход к переработке и справедливому использованию питательных веществ, а изменение системы займет 20–30 лет.