Изображение от wirestock на Freepik
Традиционно, основой экономик большинства африканских государств являются добываемые природные ресурсы. Но есть и уникальная, востребованная в мире услуга, которая способна объединить транспортные потоки, портовую инфраструктуру, солнечную энергию, местные минеральные ресурсы и свободные территории (пустыни).
Это комплексный проект по производству востребованного органического сырья и строительных материалов, на основе современных подходов к утилизации техногенных отходов.
В декабре 2024 года в Москве, на территории Аграрного Университета им.К.А.Тимирязева, состоялся семинар, посвященный дню почв: «Научно-технологические и международные аспекты сохранения и восстановления плодородия почв, как основы биоэкономики и продовольственной безопасности».
В числе участников, таких как Министерство сельского хозяйства РФ, Министерства образования и науки, Министерства промышленности и торговли, Минипстерства природных ресурсов и экологии, Министерства энергетики, а также НИЦ «Курчатовский центр», присутствовали представители одного из африканских регионов – независимого штата Пунтленд (Сомали).
В ходе приветственной речи, представитель Правительства Пунтленд акцентировал внимание собравшихся на проблеме опустынивания, представляющего извечную проблему для данного региона, имеющего засушливый климат. Пунтленд – это государство площадью в 212,5 тысяч кв.километров, которое имеет слишком мало плодородных почв для собственного производства растительных культур, и лишь 9% лесов от всей территории.
Одновременно, животноводство и птицеводство, а также население численностью до 5 млн.человек, производит заметный объем биологических отходов.
Данная статья освещает концепцию комплексного применения современных российских технологий, способных полностью «перевернуть карты»: решить проблему с нехваткой органического сырья, и более того – поставлять его на экспорт, создать новую отрасль производства растительных продуктов, снизить общую территорию пустынь.
Побочным эффектом создания экологического кластера является развитие добычи природных ископаемых, возможность извлечения прибыли за счет переработки стороннего техногенного сырья, что существенно активизирует работу портов и местного автотранспорта, и в итоге — появления значительного количества рабочих мест и оздоровления социальной обстановки в стране.
Отметим, что создание такого кластера возможно лишь при одновременном выполнении целого ряда условий: это наличие выходов к морю и портовой инфраструктуры, способной принимать корабли с большим дейдвейтом. Все это присутствует в Пунтленде, находящемся на пересечении самых активных морских торговых путей – зоны от Баб-Эль-Мандебского пролива до индоокеанского трафика вдоль восточного побережья Черного континента, к портам Кении, Танзании, и далее к мысу Горн.
Нужны немалые, свободные от хозяйственной деятельности территории (пустыни – идеальный кандидат), наличие первичного органического сырья – отходов жизнедеятельности.
В регионе развито животноводство, также из соседней Эфиопии производится транзитный перегон скота для погрузки на корабли и отправки живого веса в Саудовскую Аравию. Имеются птицефабрики, превалирующие в мусульманских странах. Это говорит о том, что имеется в постоянном наличии навоз крупного рогатого скота и помёт, что является органическим сырьём.
Наиболее крупный город-порт Босассо, расположенный на берегу Аденского залива, имеет население более полумиллиона человек. Такой город способен генерировать ежедневно до 200 тонн влажного избыточного активного ила от канализационных систем; это продукт примерно 150 иловых карт станции аэрации, которые требуют порядка 30-35 Га свободной земли, удаленной от мест проживания людей.
Принимая во внимание, что одна корова производит в год около 15 куб.метров навоза, а одна курица-несушка – 60 кг нативного помета за тот же период, становится ясен общий масштаб биологоического сырья, представляющего существенные проблемы в отсутствии системы их переработки.
При правильной утилизации способом биоремедиации можно утилизировать накопленные и вновь образующиеся органические отходы с получением искусственных гумус содержащих плодородных почвогрунтов, убрать проблему распространения запахов и освободить огромные занимаемые площади из-под иловых карт накопителей.
Рассмотрим экономику такого комплекса для утилизации органических отходов в виде навоза крупного рогатого скота (КРС), птичьего и канализационного ила с получением товарного плодородного искусственного почвогрунта с признаками природных чернозёмов (патент RU2834020).
Производительность комплекса будет зависеть от количества поступающих органических отходов. Если будет ежечасно приходить одна машина органических отходов с 30 м3 органики, то производственная площадка в 10 Га сможет производить до 1 миллиона м3 в год по товарному почвогрунту, а стоимость комплекса составит от 15 миллионов долларов США. По предлагаемой технологии уже смешивался просеянный до нужной фракции котлованный грунт строительных выемок морского порта Усть-Луга (по объёму в замесе около 75%), и добавлялись органические отходы (около 25%) в виде активного канализационного ила Люберецких очистных сооружений Москвы с внесением водного раствора с искусственно выращенными почвообразующими микробиологическими комплексами чернозёмов. Эту выжимку почвенной биоты делали ещё во времена СССР, когда партия поставила задачу решить проблему обеззараживания больших земельных площадей после воздействия бактериологического оружия, вот и выделили почвенные штаммы, которые съедали всю вирусную флору заражения в течении нескольких дней. Так же и здесь, внесённые в замес почвообразующие бактерии в течении месяца перерабатывают в буртах полей ферментации всю патогенную флору, включая болезнетворные вирусы и антибиотики. Происходит так называемая биоремедиация, или биологическое обеззараживание опасного отхода. Именно в этой точке лабораторно подтверждается факт снижение класса опасности отхода путём замера отсутствия патогенов, яиц гельминтов и тд. На выходе получился товарный плодородный почвогрунт с содержанием органики более 12% и почвенной биофлорой чернозёмов, с абсолютным показателем всхожести контрольных посевных агрокультур. Можно увеличивать или уменьшать параметры требуемой рецептуры, делать кислые или щелочные почвы, модифицировать минеральными добавками. Для сравнения, содержание гумуса в природных чернозёмах начинается от 4%, а в жирных чернозёмах свыше 9%, повторюсь, у нас же было 12%. Вариант применения торфа в искусственном почвогрунте не столь практичен, так как при ветре торф выносится из верхнего слоя, он подвержен ветровой эрозии, а в жарком климате при первом же не погашенном окурке, торф возгорается или тлеет.
При простом смешивании навоза КРС с песком или торфом не получается такого эффекта, так как нет той самой почвенной микрофлоры, которая как раз и формирует признаки чернозёмов. Именно почвенные бактерии, споры и грибы переводят питательные вещества из почвы в хелатные формы, легко усвояемые растениями. Такой почвогрунт является востребованным товаром для экспорта, например, в Саудовскую Аравию, где производится ландшафтное озеленение города будущего — NEOM.
Известны печальные случаи, когда саудиты самостоятельно завозили себе плодородную почву вскрыши поверхностного растительного слоя из Африканских стран — и привезли оттуда всё разнообразие паразитов, вплоть до личинок мух це-це и малярийных комаров. Поэтому искусственный почвогрунт должен обязательно пройти промышленную биоремедиацию. Или, как ещё один пример, «бедный» голландский грунт из органических отходов и порубочных остатков с содержанием органики чуть больше 2% стоил для саудитов 30 EUR за м3, а полученный по российской технологии грунт с 12% органики, уже оценивался арабами в 80 USD за м3. Если такой грунт ещё и подвергнуть модификации, например, пастеризацией перегретым паром для угнетения семян сорняков с последующим вермикомпостированием дождевыми червями, то получится органический тепличный грунт, а его цена может быть более 300 USD за м3.
Вот и формируется та самая финансовая модель «Экокластера», с окупаемостью в тёплом климате от одного года. Кто-то подумает, что можно и удобрениями добиться такого же результата, но увы, нет. Удобрения — это в основном водорастворимые соли, после их внесения происходит постепенное засоление почв, угнетение биоты и деградация плодородного слоя. Именно поэтому в течении последних пяти лет Китай, по заданию коммунистической партии, резко переходит с химических удобрений на органические, хоть это и дороже, но ведь плодородной земли становится всё меньше и меньше! Не зря же сейчас польские грузовики на обратном пути из Украины вывозят те самые чернозёмы. Руководство КНР несколько лет назад сделало акцент именно на выращивание органических овощей с закрытой корневой системой в органических грунтах, а не на широко распространённую тепличную гидропонику.
С помощью произведенного почвогрунта, Сомали также сможет запустить долгосрочную программу по восстановлению своих вырубленных на уголь лесов и засеять новые.
Деградировавшие территории можно восстановить по «Зелёной повестке» снижения углеродного следа СО2 и продавать квоты. На таких площадках регистрируются саженцы деревьев привязанные к цифровым токенам в блокчейн-системах.
Итак, первый комплекс экокластера достаточно подробно описан. Для своего функционирования, он требует энергию. И эта энергия, в виде электричества и пара, также может быть рождена внутри кластера – и данный процесс не будет затратным (в части OPEX) – наоборот, кроме сгенерированной энергии он также принесет прибыль.
Второй предлагаемый комплекс кластера – это двухшахтные известьобжиговые печи для попутной термохимической утилизации галогенсодержащих горючих отходов (патент RU2815308) с получением на выходе товарной извести СаО, золы и горячих очищенных дымовых газов. Геологические изыскания страны показывают на наличие месторождений известняков СаСО3, годных для обжига в строительную известь СаО, а также кварцевые пески.
Заметим, что проблема утилизации пластика (в избытке присутствует на территории Сомали, затрудняя развитие туристического бизнеса) выходит далеко за пределы страны; современных производств безопасной термохимической деструкции, без выделения вредных газов – крайне мало. Специализированные европейские заводы по утилизации ПВХ пластиков загружены объёмами на годы вперёд, но Евросоюз ежегодно штрафует государство Кипр на 20 миллионов Евро за неисполнение программ по утилизации пластиков. С 2018 года Китай резко перестал принимать к себе на переработку ПВХ пластики и винилы, а островные европейские государства Кипр и Мальта стали складировать пластики у себя на площадках.
Таким образом, создание завода по суперсовременной технологии немедленно повлечет за собой крайне выгодные контракты на прием отходов, которые в нашей цепочке экокластера являются высококалорийным вторичным углеводородным топливом.
Развивая тему экологического кластера, следующим этапом рассмотрим процесс экологически безопасной утилизации автомобильных покрышек, методом пиролиза в расплаве металлов (патент RU2833359), где газифицируются автомобильные шины и резинотехнические изделия в синтез-газ (СО+Н2) с получением на выходе горячих дымовых газов очищенных раствором известкового молочка и собственной электрогенерации на газопоршневых машинах.
В Саудовской Аравии миллионы автошин десятилетиями складируются в пустыне в огромные горы, которые периодически возгораются. В США такая же ситуация. Более того, американцы во Флориде сбросили в 1970-ом году 2 миллиона отработанных автошин в океан под видом формирования коралловых рифов, но крепёжные канаты сгнили или протёрлись, а сильные подводные течения и штормы разнесли шины равномерным слоем по всему морскому дну. Ещё пример, в рядом расположенной маленькой Республике Джибути, с одноимённой столицей, есть морской порт, там находится 11 иностранных военных баз (основные это США, Китай, Франция, Италия и Япония). Из свободной экономической зоны морского порта Джибути в соседнюю Эфиопию перевозятся нефтепродукты с кораблей только автобензовозами. Количество отработанных автопокрышек, подлежащих там утилизации, колоссальное. Дополнительно образуются автошины военной бронетехники и авиации иностранных баз, упаковка из-под оружия и техники, отработанные медицинские препараты, утилизация которых производится затаркой в контейнеры и отправкой обратно в США, так как отсутствует специальное оборудование для их утилизации на месте.
Проблема утилизации автомобильных покрышек состоит в том, что при их обычном сжигании выделяется много сернистых газов и соединений SOх. Также, важно отметить наличие в пневматических шинах слоёв с элементами галогеновой группы (фтор F, хлор Cl, бром Br). Например, в гермослое пневматических шин всегда используется газонепроницаемый галогенированный каучук в одном из видов: бромбутилкаучук, хлорбутилкаучук и галоидированные звездообразные бутилкаучуки. Синтетические хлоропреновые каучуки (неопрен или Neoprene англ.) также содержат галогены.
Наиболее распространена утилизация автошин методом пиролиза в реакторах ретортного типа или вращающегося барабанного типа при температурах от +400°С и выше. В таких условиях и в присутствии паров воды, синтезируются диоксины. Они частично оседают на зольном остатке, а при выгрузке золы с пылевыносом попадают в атмосферу, и в органы дыхания людей. Галогениды, попавшие в пиролизный газ или в пиролизное топливо, с последующим сжиганием также переносятся в атмосферу.
Производители автошин держат в тайне рецептуры слоёв и составов своих резиновых смесей, но точно известно, что в состав рецептуры входит много серных и цинк содержащих присадок, абразивных добавок мела и алюмосиликатов, поэтому не стоит считать золу, получаемую после пиролиза, восстановленным техническим углеродом. Отработанные покрытия из резиновой крошки для детских площадок и спортивных дорожек имеют обработку красителями и смолами, из-за чего они являются сложно утилизированными отходами. Также проблематичны в утилизации морские швартовые резиновые кранцы, резинокордовые настилы для железнодорожных переездов, крупногабаритные автошины.
Таким образом, большая часть существующих предприятий по переработке шин — критически устарела!
Для нас же, при правильном и технологичном переделе, эти отходы являются хорошим высококалорийным углеводородным топливом, замещающие основное топливо при обжиге извести — и здесь еще раз напомним, геологические изыскания страны показывают на наличие месторождений известняков СаСО3, годных для обжига в строительную известь СаО, а также кварцевые пески.
Рассмотрим экономику комплекса по утилизации автомобильных шин и резинотехнических изделий. Шины в виде предварительно измельченных чипсов размером 0-50 мм подаются в реактор быстрого пиролиза с регулируемой температурой расплавленной терможидкости. Получаемый из отходов синтез-газ, состоящий в основном из смеси СО+Н2, охлаждается косвенным теплосъёмом с последующей промывкой синтез-газа в струе эжекционного насоса с циркулирующим промывным раствором известкового молочка Са(ОН)2 для нейтрализации галогенидов хлор Cl и фтор F в устойчивые соединения СаCl2 и CaF2, а также для нейтрализации соединений серы SOх в гипс СаSO4.
Осушенный в каплеуловителе синтез-газ, далее подаётся на газопоршневой двигатель для генерации электроэнергии.
Из одной тонны резиновых чипсов можно снимать от 250 кВт электроэнергии и 450 кВт тепловой энергии.
Получаемое тепло процесса можно сбрасывать на производство перегретого пара для пастеризации тепличного почвогрунта, на выработку технологического пара (например, для автоклавов при производстве газобетонных блоков – отличного строительного материала в условиях жаркого климата), на подогрев до 60°С формовочных дорожек производства преднапряжённых пустотных бетонных плит и балок, на получение искусственного холода из тепла в абсорбционно-холодильных машинах (АБХМ) для систем кондиционирования стадионов, складов, торговых центров и теплиц.
Зольный остаток нейтрализуется известью, подмешиваемой к чипсам из шин, далее он герметично выгружается и годен для замещения ‘вяжущего’ в виде цемента при производстве указанного выше газобетона и бетона, а также для замеса в рецептуру почвогрунта в качестве минеральной раскисляющей добавки.
Стоимость утилизации автомобильных шин составляет сейчас от 2500 рублей (25-30 USD, Прим. редакции) за тонну, в зависимости от диаметра. В данном процессе утилизации автошина приносит значительную прибыль тем, что обеспечивает производство товарной электроэнергии и тепла за счёт бесплатного топлива.
Дополнительно можно указать и другой экономически важный аспект, заключающийся в том, что в Сомали будут приходить корабли из Европы, США и Саудовской Аравии, груженные отходами для утилизации в «Экокластере», а обратно будут забирать попутные грузы из Африки. Это экономически выгодно для фрахта кораблей и обслуживания портовой инфраструктуры, для формирования стабильного транспортного и финансового потока.
Таким образом, в настоящий момент Российская Федерация обладает всей научной и производственной базой, способной в короткие сроки осуществить реализацию современного, безопасного экологического кластера для нуждающейся в инновациях африканской стране, приносящий пользу всему миру, и экономический эффект от проекта выглядит поистине впечатляюще.
Общий период окупаемости кластера – менее трех лет!
