0
Почвы и система земледелия в районах Среднего Запада таковы, что полностью позволяют использовать весь питательный потенциал навоза, поэтому там предпринимаются попытки сохранить его питательную ценность, минимизировав испарение аммиака в атмосферу. Общепринятые системы содержания свиней предусматривают подпольное хранение навоза на срок до года. Традиционно, «яма» выполняется глубиной 2,4 м и навоз из нее вносится в почву после уборки урожая, хотя зачастую также проводят и дополнительное, предпосевное, его внесение ранней весной. Большинство новых откормочников строятся из-за одной лишь питательной ценности навоза, что превращает исторически сложившуюся категорию «чистых» растениеводов в свиноводов-участников интегрированных производственных систем.
Несколько лет назад обозначилась проблема чрезмерного «вспенивания» навоза и начали предприниматься попытки ее решения. Проблема вспенивания свиного навоза – не новая проблема. Отдельные нечастые сообщения о вспенивании навоза сопровождают системы по его длительному выдерживанию во встроенных хранилищах протяжении многих лет. Необычным аспектом этого явления является то, что оно заметно разрастается. Производители Среднего Запада отмечают, что, начиная с 2008 г., не менее 25% всех навозохранилищ столкнулись (или продолжают сталкиваться до сих пор) с проблемой наличия устойчивой пены.
Рис.1. Пена в зоне содержания животных на откорме, оборудованном подпольным хранилищем.
Любезно предоставлено д-ром Ларри Якобсоном и д-ром Чаком Клэнтоном, Университет Миннесоты
Для того, чтобы образовалась пена, нужно, чтобы совпали и продолжили действовать три ключевых фактора. Во-первых, нужно поступление газа, и анаэробно сбраживаемый навоз является его источником, выделяя сероводород и метан. Во-вторых, нужно поверхностно-активное вещество, обеспечивающее поверхности навоза эластичность и позволяющее образоваться пузырю. Наконец, необходима какая-либо основа, вроде небольших волокон или частиц твердой фракции самого навоза, которая защитит пузырь от внешнего воздействия и сохранит его в целости. Прекрати один из этих ключевых факторов действовать, и пузырь не сможет сохранить стабильность. Метан – это газ, постепенно и натуральным образом выделяемый навозом, хранимым в анаэробных условиях. Однако если он заперт в пузырьках, его концентрация может возрасти и до 70%, что намного превышает взрывоопасный порог 5-15%. Если эти пузыри побеспокоить и разрушить, вызвав тем самым быстрое высвобождение метана, это может, при наличии источника воспламенения, привести к пожарам или взрывам. Обогреватели, мойки с электроприводом, сварочное оборудование – это, согласно отчетности, только некоторые из самых распространенных таких источников.
Рис.2. Пена, выпирающая сквозь щелевые полы.
Любезно предоставлено д-ром Ларри Якобсоном и д-ром Чаком Клэнтоном, Университет Миннесоты
Ассоциация производителей свинины штата Айова профинансировала исследовательский проект, направленный на изучение механизма пенообразования в системах содержания свиней и разработку компенсационных мер. Инженеры, специалисты по кормлению свиней, химики и микробиологи из университетов штатов Айова, Миннесота, Иллинойс, из Urbana-Champaign и министерства сельского хозяйства США в настоящее время работают над изучением механизма, вызывающего образование пены, что должно позволить им выработать действенные приемы борьбы с ним. Согласно контракту, исследование должно было занять три года, из которых остался один. Тысячи образцов дающего и не дающего пену навоза были отобраны и проанализированы в попытках обнаружить физические, химические или микробиологические различия. Были разработаны специальные инструменты для оценки пенообразующей способности свиного навоза, а также способности пены сохранять стабильность. Имеющиеся на данный момент результаты свидетельствуют о том, что пенящийся навоз содержит значительно больше углерода, а это, гипотетически, должно провоцировать у поголовья избыточную метаногенность. Таким образом, имеем изменения в микробном сообществе, имеем выработку возросших объемов метана, при этом и сама пена более насыщена белками и мелкими частицами, придающими ей прочности. Считается, что населяющее свиной навоз микробное сообщество, с которым и ассоциируют образование пены, более эффективно перерабатывает поступающий углерод, особенно клетчатку и жиры. Это приводит к тому, что метан вырабатывается более активно, его поток сквозь толщу навоза нарастает, а это перемещает из глубин навозной массы к ее поверхности биологические полимеры и протеины, которые служат стабилизирующими пену агентами, необходимыми для формирования устойчивых пузырьков. Впереди еще много работы, однако, главная задача - к моменту окончания исследования иметь полностью проработанные и действенные меры компенсационного характера.
Рис.3. Пена, вытекающая через приемный колодец для откачки навоза, перед его вывозом на поля.
Любезно предоставлено д-ром Ларри Якобсоном и д-ром Чаком Клэнтоном, Университет Миннесоты
Пока действенное решение не найдено, обращаем внимание производителей на то, что пену не следует тревожить до тех пор, пока персонал не эвакуирован, все источники воспламенения не убраны, а помещение не вентилируется с интенсивностью не менее 30 обменов в час. Результаты данного исследования станут доступны летом 2016 г.
Рис.4. Входной диффузор и вентиляционная штора, поврежденные вспышкой.
Любезно предоставлено д-ром Ларри Якобсоном и д-ром Чаком Клэнтоном, Университет Миннесоты.