ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И ПИЩЕВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА: СОСТАВ, ПОДГОТОВКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

В условиях растущего накопления сельскохозяйственных и пищевых биоотходов (зерновой шелухи, соломы, кукурузных стеблей и т.д.) разработка эффективных и экологически безопасных технологий переработки является весьма актуальной задачей. В исследовании анализируются современные методы утилизации биомассы, включая компостирование, анаэробное сбраживание, производство биополимеров и производство строительных материалов. В качестве технологии первичной переработки был выбран пиролиз, поскольку он позволяет получать широкий спектр продуктов – биоуголь, жидкое и газообразное топливо, – которые потенциально могут быть использованы в сельском хозяйстве, энергетике и промышленности. Охарактеризован химический состав исходных биоотходов (целлюлоза, лигнин, золообразующие элементы) и рассмотрены способы их получения (сушка, измельчение, предварительная обработка). Представлены результаты лабораторных исследований, подтверждающие эффективность пиролиза при получении ценных продуктов. Была проведена сравнительная оценка с существующими аналогами, а также анализ экологических выгод (сокращение выбросов CO₂ и CH₄, уменьшение объемов размещаемых на свалках отходов) и экономическая оценка перспектив промышленного внедрения. Показано, что переработка биоотходов методом пиролиза имеет большое практическое значение для решения задач ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Исследование демонстрирует потенциальное применение полученных продуктов в качестве органических удобрений, источников энергии, сорбентов и компонентов строительных материалов. Определены перспективные направления дальнейших исследований, включая комбинированные технологии переработки и расширение спектра целевых продуктов.

1. Global Food Losses and Food Waste / J. Gustavsson et al // Extent, Causes and Prevention. – 2011.

2. Renewable and Sustainable Energy Reviews / D.D. Pavani et al // Biochar-based adsorbents for carbon dioxide capture: A critical review. – 2020. – Vol. 119. – Р. 109582. https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109582.

3. Hammami S.M. Identifying the determinants of community acceptance of renewable energy technologies / S.M. Hammami, S. chtourou, Abdelfattah // The case study of a wind energy project from Tunisia, Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2016. – Vol. 54. – P. 151-160. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.09.037.

4. Algae biotechnology for industrial wastewater treatment, bioenergy production, and high-value bioproducts / Ashfaq Ahmad et al // Science of The Total Environment. – 2022. – Vol. 806, Part 2. – Р. 150585. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150585.

5. The Impact of China’s Tightening Environmental Regulations on International Waste Trade and Logistics / Tran et al // Sustainability. – 2021. – Vol. 13, № 2. – Р. 987. https://doi.org/10.3390/su13020987.

6. IPCC. (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/.

7. Technical, Economical, and Climate-Related Aspects of Biochar Production Technologies: A Literature Review. Sebastian Meyer, Bruno Glaser, and Peter Quicker Environmental Science & Technology. – 2011. – № 45 (22). – Р. 9473-9483. https://doi.org/10.1021/es201792c.

8. A step towards durable, ductile and sustainable concrete / Babar Ali et al // Simultaneous incorporation of recycled aggregates, glass fiber and fly ash, Construction and Building Materials. – 2020. – Vol. 251. – Р. 118980. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118980.

9. Yafetto L. Valorization of agro-industrial wastes into animal feed through microbial fermentation / L. Yafetto, G.T. Odamtten, M. Wiafe-Kwagyan. // Helion. – 2023. – Vol. 9, Issue 4.

10. Moraes B. Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane ethanol production in Brazil: Challenges and perspectives / В. Moraes, М. Zaiat, А. Вonomi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – № 44. – Р. 888-903. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.01.023.

11. N. Scarlat Biogas: Developments and perspectives in Europe / N. Scarlat, J. Dallemand, F. Fahl // Renewable Energy. – 2018. – № 129. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.03.006. https://www.researchgate.net/publication/324070667_Biogas_Developments_and_perspectives_in_Europe

12. IRENA (2021). Renewable Energy Statistics 2021. International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. https://www.irena.org/publications/2021/Aug/Renewable-energy-statistics-2021.

13. Enhancement of methane production from anaerobic digestion of Erigeron canadensis via O2-nanobubble water supplementation / L. Pei et al // Chemosphere. – 2024. – № 354. – Р. 141732. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141732. Epub 2024 Mar 16. PMID: 38499072.

14. Kinetic insights into the lignocellulosic biomass-based levulinic acid production by a mechanistic model / E.S. Lopes et al // Cellulose. – 2020. – № 27. – Р. 5641-5663. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03183-w.

15. Biochar-based cementitious materials: mechanical improvement and carbon sequestration potential / H. Zhang et al // Construction and Building Materials. – 2023. – № 389. – Р. 131676.