Команда специалистов из Казанского государственного аграрного университета — доктор технических наук, профессор РАН Булат Зиганшин, кандидат технических наук Ильнур Гайфуллин, а также кандидат химических наук Зульфия Халиуллина — реализовали уникальный проект, способный изменить подход к переработке фермерских отходов. Их инновационное изобретение открывает новые перспективы для развития отечественного сельского хозяйства и делает его более экологичным.
Актуальная проблема сельских хозяйств и инновационный ответ
Животноводческие хозяйства сталкиваются с острой проблемой утилизации навоза и птичьего помета. Утилизация таких органических остатков традиционными способами вызывает загрязнение почвы, влияет на качество воды и может провоцировать распространение болезней, поскольку в отходах содержатся микробы и паразиты. Одновременно с этим, в год в России накапливается около 150 миллионов тонн подобных отходов, но перерабатывается лишь малая их часть — порядками только 20%. Тем временем фермы вынуждены приобретать минеральные удобрения и топливо, тогда как ценные элементы — азот, фосфор и калий — содержатся в этих же отходах.
Эффективное и экологичное преобразование отходов
Булат Зиганшин, Ильнур Гайфуллин и Зульфия Халиуллина создали уникальную установку анаэробного типа, в которой навоз и другой органический мусор перерабатывается без доступа воздуха. Внутри установки работают специальные бактерии, перерабатывающие сырье и выделяющие метан. Запатентованная конструкция включает двойной корпус с воздушной прослойкой между стенками, действуя по принципу термоса и позволяя поддерживать оптимальный температурный режим на уровне 55°C. Именно такие условия наиболее комфортны для бактериальных культур, отвечающих за расщепление органики.
Загрузка в установку осуществляется навозной смесью с водой. После герметизации запускается автоматическая мешалка, обеспечивающая равномерное распределение сырья. В без кислородной среде бактерии активно вырабатывают биогаз, который аккумулируется в специальном резервуаре. Очищенный от посторонних примесей биогаз готов использоваться в качестве источника тепла или электроэнергии для сельскохозяйственных нужд.
Высокая производительность на разных видах сырья
Экспериментальные тесты установки дали впечатляющие результаты по выходу газа в зависимости от вида исходных отходов. Лучшим по газообразованию оказался свиной навоз — из одной тонны можно получить до 10 кубометров метана. Чуть меньше результат показал коровий навоз (8 кубометров), куриный помет (7), а конский — около 5. Различия объясняются химическим составом и структурой материала: навоз свиней содержит больше усвояемых компонентов, а конский — богат на долговолокнистую фракцию, разлагающуюся медленно.
Универсальное органическое удобрение
Еще одним существенным преимуществом системы является получение после переработки полноценного, экологически чистого удобрения. Высокотемпературный процесс уничтожает все патогенные организмы, паразитов и семена сорняков, делая удобрение безопасным. Содержание азота в готовом продукте возрастает в 3,5 раза по сравнению с исходным навозом, причем он переходит в легкоусвояемую для растений форму. Урожай получает не только азот, но и доступные соединения фосфора и калия — их биодоступность составляет до 75% и 50% соответственно.
Органическое удобрение, обогащённое гуминовыми кислотами, благоприятно влияет на структуру почвы, повышает её способность удерживать влагу и способствует долгосрочному сохранению плодородия. Обработку можно проводить раз в два-три года, что заметно снижает трудозатраты в сравнении с ежегодным внесением сырого навоза. К тому же мобильная конструкция установки позволяет легко транспортировать её между различными хозяйствами, адаптируя процесс под реальные нужды фермеров.
Интеллектуальное управление и устойчивое развитие
Разработка защищена тремя российскими патентами, подтверждающими уникальность инженерного решения и его практическую ценность. Система полностью автоматизирована: она самостоятельно контролирует уровень тепла, давление, процесс образования газа и поддерживает необходимые параметры без вмешательства оператора. Итоги лабораторных испытаний показали, что для максимальной эффективности необходимо строго соблюдать температурный режим; превышение 55°C может снизить выход метана, поэтому внедрён точный контроль всех процессов.
Экономика идеи: новые перспективы для ферм
Внедрение такой энергосистемы на фермах даёт многочисленные плюсы: экономится на покупке топлива и минеральных удобрений, появляется собственный источник тепла и электричества, решается важная задача экологически безопасной утилизации отходов. Полученный биогаз можно использовать для отопления и работы техники, а органическое удобрение заметно повышает урожайность культур. Мобильность и адаптивность установки делают её востребованной как в средних, так и в малых хозяйствах, трансформируя концепцию устойчивого фермерства и формируя новые стандарты работы с органическими отходами.
Научная работа Казанского государственного аграрного университета, реализованная под руководством Булата Зиганшина, Ильнура Гайфуллина и Зульфии Халиуллиной, — яркий пример того, как инновационные идеи могут приносить практические плоды, создавая технологии для устойчивого будущего России.
Источник: naked-science.ru
