0
В последнее время климатические изменения заставили правительства по всему миру принять законодательство, чтобы сократить углеродный след всех частей общества, включая свиноводство. Появилось много новых технологий, поддерживающих эти требования.
Парниковые газы
Парниковые газы (ПГ) стали предметом все большей обеспокоенности в последние десятилетия из-за их потенциального вредного воздействия на глобальный климат. Выбросы газов от животноводства, включающие углекислый газ (CO2), метан (CH4) и оксиды азота (N2O или N2X), являются одними из основных источников выбросов ПГ. Кроме того, выбросы аммиака (NH3) также вызывают обеспокоенность в отношении чувствительной природы.
В свиноводстве навоз является источником выбросов как CH4, так и N2O. Системы жидкого навоза преобладают, в то время как системы сухого навоза и соломы больше представлены в экстенсивном и органическом свиноводстве. Большая часть выбросов парниковых газов от управления жидким навозом приходится на форму CH4, тогда как N2O присутствует в меньшей степени и образуется больше в системах сухого навоза. Здесь основное внимание уделяется крупномасштабному свиноводству и, следовательно, в основном системам жидкого навоза.
Таблица 1. Распределение выбросов CO2-эквивалентов (CO2-э) на одну свинью от рождения до откорма при массе 115 кг (SEGES, 2021).
| Кг CO2-e | Распределение % | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Поросенок* | Отъем-30 кг | 30-115 кг | Всего | ||
| Потребление корма | 26 | 40 | 119 | 185 | 67 |
| Метан, фекалии | 6 | 6 | 35 | 47 | 17 |
| Метан, кишечные газы | 2 | 2 | 11 | 15 | 6 |
| N2O, фекалии | 3 | 2 | 12 | 17 | 6 |
| Использование энергии | 3 | 4 | 5 | 12 | 5 |
| Всего | 40 | 54 | 182 | 276 | 100 |
*Включая свиноматок.
При попытке сократить выбросы ПГ важно знать, как можно добиться наибольшего сокращения с наименьшими затратами. Из таблицы выше ясно, что корм является крупнейшим источником выбросов ПГ, а метан в фекалиях является вторым по величине. Очевидно, что вклад корма может быть уменьшен только за счет более высокой эффективности корма, которая в основном объясняется лучшей генетикой. Поэтому основное внимание уделяется сокращению выбросов метана, N2O и более энергосберегающим технологиям. Наиболее важные технологии представлены ниже.
Охлаждение навозной жижи
Температура навозной жижи обычно составляет около 20-24 oC, что соответствует комнатной температуре в свиноводческом хозяйстве. При снижении температуры рост микроорганизмов будет ниже, а производство CH4, CO2 и NH3 будет уменьшаться экспоненциально с понижением температуры.
Таблица 2. Преимущества и недостатки охлаждения навозной жижи.
| Преимущества |
|---|
|
|
|
| Недостатки |
|
Охлаждение навозной жижи осуществляется путем установки 25-30 мм труб PEL в бетонное основание навозной ямы. Трубы устанавливаются на расстоянии 30-40 см и крепятся к арматурной стали. Замкнутый контур труб, подключенных к одному или нескольким тепловым насосам, переносит холодную воду через основание навозной ямы, снижая температуру навозной жижи и нагревая воду внутри трубы. Тепловой насос работает как холодильник и охлаждает воду, одновременно передавая извлеченное тепло в систему труб для горячей воды, используемой для отопления зон, где требуется тепло, как правило, опоросов и отъемышей. Тепловой насос работает от электричества, и выход тепла обычно в 4 раза превышает потребляемую энергию в кВт. Если рекуперированное тепло используется полностью, то эффект парниковых газов составляет 1,0, 0,8 и 3,4 кг CO2-экв. на одну свинью, включая свиноматок для поросят, свиней весом 7–30 кг и свиней весом 30–115 кг соответственно при охлаждающем эффекте 10 Вт/м2.
Таблица 3. Охлаждение навозной жижи – эффекты и инвестиционные затраты.
| Охлаждение навозной жижи – охлаждение и выбросы | ||||
|---|---|---|---|---|
| Охлаждение, W/m2 | Сокращение выбросов, % | Инвестиции, EUR/место свиньи | ||
| NH3 | CH4 | Запах | ||
| 10 | 8-14 | 10-15 | 8 | 7-10 |
| 20 | 15-25 | 20-25 | 15 | 10-13 |
| 30 | 22-32 | 30-35 | 20 | 11-14 |
Частое удаление навозной жижи
Навозная жижа представляет собой смесь мочи, фекалий и воды, и если ее не утилизировать, она может разлагаться и выделять CH4. Регулярно удаляя навозную жижу и применяя ее к посевам в качестве удобрения, можно контролировать процесс разложения. Частота слива навозной жижи обычно составляет один раз в 7 дней.
Таблица 4. Преимущества и недостатки частого удаления навозной жижи.
| Преимущества |
|---|
|
|
|
|
| Недостатки |
|
В традиционных системах навозоудаления пробки вытягиваются с помощью стержня через щелевое отверстие. Важно начать с пробки навозоудаления в секции, наиболее удаленной от приемного резервуара, чтобы удалить все отходы. Навоз передается по трубе из секции в главную трубу, которая направляет его в приемный резервуар. Система может быть автоматизирована, включая клапаны, стратегически размещенные в трубопроводе, которые открываются с помощью электрического переключателя.
Таблица 5. Частое удаление навозной жижи — влияние на выбросы.
| Еженедельное удаление навозной жижи, сокращение выбросов, % | ||
|---|---|---|
| NH3 | CH4 | Запах |
| 0 | 90 | 20 |
Подкисление
Для снижения уровня pH добавляется кислота и смешивается с ней.
Преимущества
|
|
|
|
| Недостатки |
|---|
|
|
Технология включает в себя обычную систему навозной жижи внутри свинарников, но без пробок. Навозная жижа ежедневно выпускается из свинарников и хранится в технологическом резервуаре. Затем в навозную жижу осторожно добавляется кислота, обычно серная кислота (концентрация 93-96%). Кислота добавляется из контейнера, размещенного на весовых датчиках, для контроля расхода. На тонну навозной жижи используется около 11-13 кг кислоты. Датчики, измеряющие pH, составляют основу контроля. Когда уровень pH в смеси навозной жижи и кислоты достигает 5,5, большая часть смеси перекачивается обратно в ямы свинарников, а остальная часть перекачивается в резервуар для хранения. Площадь ям свинарников делится на блоки по 1000-1500 м2, которые опорожняются и заполняются обработанной навозной жижей.
Выбросы запаха можно сократить, добавив барабанный фильтр, который отделяет твердые частицы от жидкости. Комбинированная система сертифицирована и может уменьшить запах на 61%.
Недавнее исследование в университете Орхуса показывает, что можно сократить количество кислоты до 2-3 кг/тонну навозной жижи, при этом получив сильный эффект на снижение CH4 и NH3. Поэтому низкодозное подкисление может быть жизнеспособной стратегией для снижения выбросов ПГ. Кроме того, новые исследования с использованием уксусной кислоты (CH3COOH) вместо серной кислоты могут снизить стоимость эксплуатации и сделать систему более применимой в странах, где серная кислота недоступна. Более того, опасности использования более слабого соединения, такого как уксусная кислота, меньше.
Таблица 6. Подкисление навозной жижи – влияние на выбросы.
| Подкисление навозной жижи, сокращение выбрасов, % | ||
|---|---|---|
| NH3 | CH4 | Запах* |
| 65 | 40-65 | 61 |
*Снижение при сочетании с барабанным фильтром.
