stringtranslate.com

Сельскохозяйственные отходы

Сельскохозяйственные отходы — это растительные остатки от сельского хозяйства . Эти потоки отходов происходят из пахотных земель и садоводства . Сельскохозяйственные отходы — это все части сельскохозяйственных культур , которые не используются в пищу человеком или животными. Остатки сельскохозяйственных культур в основном состоят из стеблей , веток (при обрезке ) и листьев. [1] По оценкам, в среднем 80% растений таких культур состоит из сельскохозяйственных отходов. [2]

Четыре наиболее часто выращиваемые сельскохозяйственные культуры в мире — это сахарный тростник, кукуруза, зерновые и рис. [3] Общий вес всех этих культур составляет более 16 500 миллиардов килограммов в год. [4] Поскольку 80% из них составляют сельскохозяйственные отходы, во всем мире остается много десятков тысяч миллиардов килограммов сельскохозяйственных отходов. [5] Ежегодно в ЕС производится около 700 миллионов тонн сельскохозяйственных отходов. [6]

Переработка сельскохозяйственных отходов

Сжигание остатков риса на юго-востоке Пенджаба, Индия, перед началом сезона сбора пшеницы

Сельскохозяйственные отходы в основном состоят из целлюлозы , гемицеллюлозы и лигнина . [7] Сельскохозяйственные отходы плохо усваиваются и в необработанном виде не подходят в качестве корма для животных. [8]

Иногда сельскохозяйственные отходы сжигаются либо в виде биомассы на электростанциях, либо просто на земле. [9] Сжигание сельскохозяйственных отходов на земле называется сжиганием стерни и до сих пор распространено в таких странах, как Китай и Индия, где проживает треть населения мира . [10] [11] Затем, вместо того, чтобы повторно использоваться для производства новых продуктов, ценные вещества в сельскохозяйственных отходах превращаются в CO₂, смог , твердые частицы и золу. [12]

Сегодня сжигание сельскохозяйственных отходов все чаще запрещается, а биомасса обрезки используется для различных целей, включая щепорезку для подстилки почвы. Из сельскохозяйственных отходов в основном извлекаются три категории веществ: белки, материалы, содержащие целлюлозу и биоактивные вещества, такие как эфирные масла и каротиноиды . [13] [14] Растущая способность изолировать такие ценные вещества в чистом виде увеличивает экономическую ценность сельскохозяйственных отходов. [15]

Крупномасштабное сжигание фермерами отходов обрезки деревьев и сельскохозяйственных отходов, что приводит, помимо прочего, к смогу и потере органического вещества.

Влияние сельскохозяйственных отходов на окружающую среду

Население мира и поголовье скота растут, и именно отсюда растущий спрос на продукты питания. Ожидается, что среднестатистический европеец будет потреблять 165 граммов мяса на человека в день. [16] Люди во всем мире потребляют в среднем 75 фунтов мяса на человека в год. [17] Глобальное потребление мяса более чем удвоилось с 1990 года. [18] Для производства 1 кг (2,2 фунта) говядины требуется в среднем 25 кг (55 фунтов) урожая. [19] Производство всей этой пищи также приводит к увеличению количества сельскохозяйственных отходов.

В больших количествах сельскохозяйственные отходы могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду и среду обитания, например, за счет выбросов парниковых газов , создания неприятных запахов и токсичных жидкостей, которые могут проникать в водные источники. [20] [21]

Частое и масштабное сжигание сельскохозяйственных отходов также оказывает негативное воздействие на здоровье людей, которые подвергаются воздействию токсичного смога из-за пожаров. Особенно в начале осени масштабное сжигание сельскохозяйственных отходов во всем мире приводит к частому смогу. [22]

Всемирная организация здравоохранения ( ВОЗ ) определяет смог, вызванный сжиганием сельскохозяйственных отходов, как один из крупнейших источников загрязнения окружающего воздуха . Все формы загрязнения воздуха в совокупности вызывают 7 миллионов смертей ежегодно, включая 650 000 детей. [23]

Схематическое изображение иерархии отходов , стандарт управления отходами

Помимо воздействия на качество воздуха, сжигание сельскохозяйственных отходов на полях также оказывает негативное воздействие на плодородие почвы, экономическое развитие и климат. [24] Отсутствие экологически безопасного управления сельскохозяйственными отходами приводит к страданиям животных, загрязнению воды, удобрению и сокращению биоразнообразия, среди прочего. [25]

Согласно иерархии отходов , сжигание сельскохозяйственных отходов для получения энергии является менее экологически чистым методом обработки, чем их переработка или повторное использование. Более того, сжигание для получения энергии можно осуществить один раз, в то время как потребительские товары (например, бумага, изготовленная из сельскохозяйственных отходов) можно переработать еще семь раз. [26] После этого их, возможно, все еще можно сжигать для получения энергии или даже преобразовывать в биогаз или компост путем ферментации. [27]

Стремясь снизить негативное воздействие сельскохозяйственных отходов на планету, некоторые компании сосредоточились на разработке новых технологий, которые позволяют эффективно использовать сельскохозяйственные отходы и вернуться к традиционному их использованию, не связанному со сжиганием.

Сжигание сельскохозяйственных отходов в Калифорнии

Калифорния принимает сжигание как средство для удаления сорняков, предотвращения болезней и борьбы с вредителями, особенно для риса и груш. Сжигание разрешено в Дни разрешенного сжигания. [28]

Приложения

Несколько компаний по всему миру используют оставшиеся сельскохозяйственные отходы для производства новых продуктов. [29] Повторное использование сельскохозяйственных отходов соответствует желаемой круговой экономике . В сегодняшней экономике в основном используется первичное сырье . [30] Сельскохозяйственные отходы, с другой стороны, являются вторичным сырьем. Они представляют собой остаточные (отходы) потоки существующей промышленности, которые могут служить сырьем для новых применений. Все большее повторное использование материалов в качестве сырья для производственного процесса способствует достижению цели ЕС по достижению круговой экономики к 2050 году. [31]

ДВП

Компания CalFibre из США разработала и построила первый в мире завод по производству древесноволокнистых плит средней плотности (MDF) на основе рисовой соломы, расположенный в Уиллоусе, Калифорния. Используя рисовую солому вместо древесины, CalFibre экономит эквивалент 4200 акров леса (примерно 180 000 метрических тонн древесины) от вырубки, при этом заготовка и транспортировка такой древесины выбрасывают 150 000 тонн CO2e. Кроме того, предотвращение разложения рисовой соломы устраняет 66 000 тонн метана каждый год, что эквивалентно примерно 1,848 миллиона тонн CO2. Такой подход также экономит до 18 миллиардов галлонов воды в год (что соответствует годовой потребности в воде 500 000 жителей Bay Area) и сокращает 1,4 миллиона тонн выбросов CO2, связанных с управлением водными ресурсами. Второй завод в настоящее время строится в Египте.

Бумага и картон

Сельскохозяйственные отходы используются в качестве сырья для устойчивой бумаги и картона компанией PaperWise. Стебли и листья, которые остаются после сбора урожая, перерабатываются в сырье для бумаги и картона. С помощью PaperWise целлюлоза, необходимая для бумаги, извлекается из сельскохозяйственных отходов. Это заменяет часть целлюлозных волокон из деревьев, что означает, что эти деревья не нужно вырубать для производства бумаги, но их можно оставить поглощать CO₂ и преобразовывать в кислород. Изготовленные из сельскохозяйственных отходов, эта бумага и картон соответствуют высоким стандартам качества и доступны в качестве бумаги для печати, среди прочего. [32] Они также используются для устойчивой упаковки и экологически чистых офисных товаров.

Био-масло

Vertoro — это ответвление государственно-частного партнерства между Brightlands Chemelot Campus, DSM, Chemelot InSciTe, Маастрихтским университетом (UM) и Технологическим университетом Эйндховена (TU/e), которые производят 100% биологическое масло из сельскохозяйственных отходов, в том числе в качестве альтернативы ископаемой нефти. [33]

Кожа

Fruitleather Rotterdam производит сумки и обувь на основе выброшенных фруктов. Поскольку 40% не соответствует требованиям сетей супермаркетов, например, кривой огурец или слегка деформированный помидор, много фруктов отправляется в отходы. [34] Поэтому Fruitleather Rotterdam разработала экологически чистый производственный процесс, который превращает фруктовые отходы в устойчивый материал, похожий на кожу.

Одноразовые принадлежности для общественного питания

Компания Eco-Products из США продает одноразовые изделия для общественного питания, изготовленные на основе различных видов сельскохозяйственных отходов. [35] Эти одноразовые изделия используются для мероприятий, вечеринок и в случаях одноразового использования.

Топливо

В Финляндии совместное предприятие Suomen Lantakaasu было создано производителем молочной продукции Valio и энергетической компанией St1 для производства устойчивого транспортного топлива. Оно использует биогазовую установку, работающую на навозе и сельскохозяйственных отходах из Финляндии. [36]

Пластик

PlasticFri — шведский стартап, который производит устойчивые биокомпозиты . Запатентованная технология стартапа извлекает волокнистые материалы из сельскохозяйственных отходов и несъедобных растений для создания экологически чистой пластиковой альтернативы. Материал PlasticFri не содержит вредных веществ и полностью биоразлагаем . [37]

Осведомленность

Большинство фермеров в развивающихся странах не знают об альтернативных способах применения и поэтому считают сжигание наилучшим вариантом. [38] Поэтому необходимы масштабные программы повышения осведомленности, чтобы:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мохите, Джагтап, Авхад, Мор (сентябрь 2022 г.). «Переработка основных остатков сельскохозяйственных культур и ее применение в полимерной промышленности: обзор в контексте связи отходов с энергией». Energy Nexus . 7 : 100134. doi : 10.1016/j.nexus.2022.100134 . S2CID  251708592.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ "FAQ". PaperWise . Получено 28 ноября 2022 г. .
  3. ^ Статистический ежегодник World Food and Agriculture. 2021. doi :10.4060/CB4477EN. ISBN 978-92-5-134332-6. S2CID  240163091 . Получено 28 ноября 2022 г. .
  4. ^ "FAQ". PaperWise . Получено 2 ноября 2022 г. .
  5. ^ "PaperWise – мудрый с отходами" . Получено 10 ноября 2022 г.
  6. ^ Фрич, Кэролайн; Штеблер, Андреас; Хаппель, Антон; Куберо Маркес, Мигель Анхель; Агило-Агуайо, Ингрид; Абадиас, Марибель; Галлур, Мириам; Чигоньини, Илария Мария; Монтанари, Анджела; Лопес, Мария Хосе; Суарес-Эстрелья, Франциска; Брантон, Найджел; Луенго, Элиза; Систи, Лаура; Ферри, Маура; Белотти, Джанлука (август 2017 г.). «Устойчивое развитие в цепочке поставок продуктов питания и пищевой промышленности». Устойчивость . 9 (8): 1492. дои : 10.3390/su9081492 . hdl : 20.500.12327/1725 .
  7. ↑ Авогбеми, Ванди фон Каллон (декабрь 2022 г.). «Техника предварительной обработки сельскохозяйственных отходов». Тематические исследования в области химической и экологической инженерии . 6 : 100229. doi : 10.1016/j.cscee.2022.100229 . S2CID  250272032.
  8. ^ Кон, Джон. «Грибы превращают солому в усвояемый корм». Университет Вагенингена и исследования . Получено 20 ноября 2022 г.
  9. ^ Шафер (2020). «Глобальное сжигание отходов сельскохозяйственных культур – микробиоуголь; как небольшая организация по развитию сообщества научилась на собственном опыте решать огромную проблему по одному крошечному полю за раз». Sustainable Earth . 3 . doi : 10.1186/s42055-020-00037-y . S2CID  227122083.
  10. ^ Jain, Bhatia, Pathak (2014). «Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании остатков урожая в Индии». Aerosol and Air Quality Research . 14 : 422–430. doi : 10.4209/aaqr.2013.01.0031 . Получено 23 декабря 2022 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Сан, Пэн, Чэнь, Ван, Вэй, Ли, Ян, Чжан, Ван, Меллоуки (2016). «Оценка выбросов CO2 при сжигании остатков сельскохозяйственных культур на открытом поле в Китае с 1996 по 2013 год». Журнал чистого производства . 112 : 2625–2631. doi :10.1016/j.jclepro.2015.09.112 . Получено 23 декабря 2022 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Сингх Ядав (4 июня 2019 г.). «Сжигание стерни: проблема для окружающей среды, сельского хозяйства и людей». DownToEarth . Получено 23 декабря 2022 г. .
  13. ^ Гомеш-Араужо, Рафаэль; Мартинес-Васкес, Долорес Габриэла; Шарль-Родригес, Ана Вероника; Ранхель-Ортега, Сарахи; Робледо-Оливо, Армандо (2021). «Биоактивные соединения из сельскохозяйственных отходов, способы их получения и антимикробное действие в качестве послеуборочных добавок». Международный журнал пищевой науки . 2021 : 1–13. дои : 10.1155/2021/9936722 . ПМЦ 8463193 . ПМИД  34568485. 
  14. ^ Jin, Yang, Poe, Huang (2018). «Комплексная переработка отходов растительного происхождения для производства продуктов с добавленной стоимостью на основе концепции биорефандинга». Trends in Food Science & Technology . 74 : 119–131. doi :10.1016/j.tifs.2018.02.014 . Получено 23 декабря 2022 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ Юстира, Харахап, Насутион, Праната (24 августа 2021 г.). «Выделение целлюлозы из сельскохозяйственных отходов с использованием различных методов обработки». Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 912 (1): 012020. Bibcode : 2021E&ES..912a2020Y. doi : 10.1088/1755-1315/912/1/012020 . S2CID  244772567.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ "Ежедневное потребление мяса на человека, 2019". Our World in Data . Получено 20 ноября 2022 г. .
  17. ^ "Сельскохозяйственный прогноз ОЭСР-ФАО 2015". OECD iLibrary . Получено 22 ноября 2022 г. .
  18. ^ "Потребление мяса во всем мире с 1990 по 2021 год, по типу мяса". Statista . Получено 23 ноября 2022 г.
  19. ^ "Корма, необходимые для производства одного килограмма мяса или молочного продукта". Our World in Data . Получено 24 ноября 2022 г. .
  20. ^ Рапперт, Мюллер (2005). «Запаховые соединения в выбросах отработанных газов от сельскохозяйственных операций и пищевой промышленности». Waste Management . 25 (9): 887–907. Bibcode : 2005WaMan..25..887R. doi : 10.1016/j.wasman.2005.07.008. PMID  16129591. Получено 22 декабря 2022 г.
  21. ^ "Выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве в Европе". Европейское агентство по окружающей среде . 26 октября 2022 г. Получено 22 декабря 2022 г.
  22. ^ "Токсичные пожары: истинная стоимость сжигания урожая". Программа ООН по окружающей среде . 16 августа 2021 г. Получено 20 ноября 2022 г.
  23. ^ "Загрязнение воздуха". Всемирная организация здравоохранения . Получено 18 ноября 2022 г.
  24. ^ Абдуррахман, Мухаммад Иса; Чаки, Сукалпаа; Саини, Гаурав (декабрь 2020 г.). «Сжигание стерни: влияние на здоровье и окружающую среду, правила и методы управления». Environmental Advances . 2 : 100011. doi : 10.1016/j.envadv.2020.100011 . S2CID  226315102.
  25. ^ Кукреджа, Ринкеш. «Причины, последствия и решения сельскохозяйственного загрязнения окружающей среды». Сохраним энергию в будущем . Получено 20 ноября 2022 г.
  26. ^ «Почему бумага не может перерабатываться бесконечно». This Is Eco . 28 ноября 2020 г. Получено 20 ноября 2022 г.
  27. ^ Кокиева, Г.Е.; Протодьяконова, Г.П.; Дондоков, У.З.; Шалбуев, Д.В.; Войнаш, СА (2020). «Производство биогаза методом ферментации сельскохозяйственных отходов». Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия . 941 (1): 012019. Bibcode : 2020MS&E..941a2019K. doi : 10.1088/1757-899X/941/1/012019 . S2CID  234430421.
  28. ^ Сельскохозяйственные сжигания Калифорнийский совет по воздушным ресурсам
  29. ^ «От сельскохозяйственных отходов к товарным продуктам». Европейская комиссия . 11 июля 2019 г. Получено 22 декабря 2022 г.
  30. ^ "Сырьевые материалы". Европейская комиссия . Получено 24 декабря 2022 г.
  31. ^ "План действий по экономике замкнутого цикла". Департамент окружающей среды ЕС . Получено 2 декабря 2022 г.
  32. ^ "Высококачественная и экологически чистая бумага и картон". PaperWise . Получено 3 декабря 2022 г. .
  33. ^ "Our Technology". Vertoro . Получено 3 декабря 2022 г. .
  34. ^ "Введение". Fruitleather Rotterdam . Получено 1 декабря 2022 г.
  35. ^ "Wheat Straw Clamshells". Эко-продукты . Получено 2 декабря 2022 г.
  36. ^ "Совместное предприятие Valio и St1, Suomen Lantakaasu Oy, готово увеличить внутреннее производство биогаза". Valio . Получено 2 декабря 2022 г. .
  37. ^ "Технология". PlasticFri . 13 мая 2022 . Получено 2 декабря 2022 .
  38. ^ Олусеун Адехумо, Исаак; Адебукола Адебии, Олуфеми (2021). Твердые сельскохозяйственные отходы: причины, последствия и эффективное управление. doi : 10.5772/intechopen.93601. ISBN 978-1-83962-559-6. S2CID  230572722 . Получено 3 декабря 2022 г. . {{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )