То, что одни видят на заднем дворе супермаркета как мусор, другие начинают рассматривать как потенциальную прибыль. Проблема пищевых отходов США достигает колоссальных масштабов, но новые технологии предлагают изящное решение.
В Соединенных Штатах набирают популярность новые объекты, предназначенные для борьбы с пищевыми отходами с помощью процесса, известного как анаэробное сбраживание (или ферментация). Этот метод использует микроорганизмы для разложения органических материалов. Компания Divert, занимающаяся решением проблемы пищевых отходов, недавно объявила о получении кредитного соглашения на сумму 1 миллиард долларов для строительства и развертывания этих передовых установок.
Новое соглашение Divert с энергетической инфраструктурной компанией Enbridge позволит наладить строительство и запуск новых объектов по всей территории США. По словам генерального директора и соучредителя Райана Бегина, если все пойдет по плану, к концу десятилетия Divert сможет управлять переработкой до 5% всех пищевых отходов в стране.
По данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), только в Штатах ежегодно образуется около 60 миллионов метрических тонн пищевых отходов, что составляет примерно 30% всего продовольственного снабжения. В мировом масштабе эта цифра приближается к 1 миллиарду метрических тонн. Сегодня этот пищевой продукт чаще всего отправляется на свалки, где он разлагается и выделяет метан — мощный парниковый газ. Хотя многие полигоны имеют системы улавливания газов, они могут собрать лишь около 60% выбросов метана.
«Нам нужно как-то утилизировать эти отходы», — комментирует Мелтем Ургун Демиртас, руководитель группы биопроцессов и реактивной сепарации в Аргоннской национальной лаборатории. Помимо предотвращения выбросов метана, правильная переработка пищевых отходов может даже генерировать энергию и создавать ценные продукты, такие как удобрения.
Один из таких вариантов — анаэробное сбраживание — широко применяется на очистных сооружениях по всему миру. Теперь его все чаще используют для переработки других видов отходов, таких как навоз на фермах и выброшенные продукты питания. Германия лидирует в развитии этой технологии, эксплуатируя около 10 000 таких реакторов. В США их немногим более 2000, и лишь несколько сотен используются специально для пищевых отходов.
Как это работает? Когда компании получают отходы из продуктовых магазинов или дистрибьюторов, они, по сути, разжижают их, превращая в «мутную суспензию», как выражается Бегин. Резинки, наклейки и пластиковая упаковка удаляются, а затем суспензия направляется дальше по процессу. Главные герои здесь — сообщества микробов, засеянные в реактор, подобно закваске для хлеба. Они поглощают пищевые отходы и преобразуют водную смесь в конечные продукты: биогаз и твердое вещество, называемое дигестатом, которое можно вносить в почву.
«Мы, по сути, фермеры микробов», — говорит Шон Крелофф, генеральный директор Bioenergy DevCo, компании, которая строит и управляет этими реакторами. Поддержание здоровья микробов требует идеальных условий: строго определенных диапазонов температуры и кислотности. Кристина МакКернан, главный инженер и директор по строительству Bioenergy DevCo, отмечает, что они также не любят излишней солености в своей «пище».
Компостирование, вероятно, более знакомый метод утилизации пищевых отходов: он также использует микробы и производит богатое питательными веществами твердое вещество. Главное отличие в том, что компостирование происходит в присутствии кислорода, поэтому микробы разлагают отходы до земли, выделяя в основном углекислый газ.
Если компостная куча недостаточно перемешивается, микробы начинают ощущать недостаток кислорода. Тогда начинается анаэробная активность, приводящая к образованию метана — плохие новости для компостных установок, часто открытых для атмосферы. В короткой перспективе метан примерно в 80 раз более мощный парниковый газ, чем углекислый газ.
«Нам нужно как-то утилизировать эти отходы».
Мелтем Ургун Демиртас
Однако для компаний, заинтересованных в анаэробном сбраживании, производство метана, наоборот, является целью. Поскольку установки герметичны, смесь метана и углекислого газа, создаваемая микробами, — биогаз — может быть уловлена и очищена до биометана, который становится полноценной заменой природному газу.
Некоторые производители используют этот биометан (также называемый возобновляемым природным газом) или неочищенный биогаз прямо на месте, сжигая его для питания своих объектов. Другие продают его энергетическим компаниям: газ закачивается в существующие газопроводы и используется для выработки электроэнергии на ТЭЦ или для отопления и приготовления пищи в домах.
В целом, анаэробное сбраживание может принести пользу климату, но точный объем снижения выбросов будет сильно зависеть от деталей реализации, считает Трой Хокинс, исследователь из Аргоннской национальной лаборатории, изучающий экологические последствия энергетических систем.
Divert сотрудничает с более чем 5 000 розничных магазинов по всей стране для сбора пищевых отходов и их переработки методом анаэробного сбраживания. В настоящее время компания управляет 10 установками в США и использует системы отслеживания, чтобы лучше понимать причины образования тех или иных отходов, добавляет Бегин.
Развертывание анаэробных реакторов — дело не из дешевых: строительство крупного объекта может стоить десятки или сотни миллионов долларов. Проектирование новых мощностей также занимает время, поскольку большинство из них разрабатываются индивидуально под конкретные задачи переработки. Установка на заводе по производству мороженого будет отличаться от той, которая может принять весь спектр отходов из продуктового магазина — от просроченных замороженных пицц до использованного кулинарного масла из ресторанов, — поясняет МакКернан.
По данным отчета федеральных агентств США за 2014 год, в стране существует более 11 000 потенциальных площадок для внедрения анаэробных реакторов — от очистных сооружений до пунктов сбора отходов. Если бы все эти объекты были построены, они могли бы генерировать достаточно энергии для 3 миллионов домов. Американский совет по биогазу (American Biogas Council), отраслевая ассоциация, оценивает потенциал в 15 000 объектов, строительство которых потребует около 45 миллиардов долларов.
Это будет непросто и не быстро, но анаэробные реакторы, безусловно, могут стать значимым направлением для утилизации пищевых отходов в будущем, превращая остатки со стола одних людей в энергию для других.
Примечание: В ранней версии статьи была неверно приписана цитата Шона Крелоффа.
