Установка биореакторов на молочных фермах для переработки отходов может как снизить вред для климата, так и усугубить его. Экологический эффект зависит от источника энергии для самой установки и технологий обращения с побочными продуктами. К такому выводу пришли авторы исследования, опубликованного в журнале npj Sustainable Agriculture.
Концепция предполагает, что ферма перестает рассматривать навоз, сточные воды и растительные остатки как отходы. Вместо этого они поступают в биореактор, который преобразует органическую массу в биогаз. Его можно очистить до биометана и поставлять в общую газовую сеть или использовать как топливо. Оставшийся после переработки дигестат богат питательными веществами, из которых производят удобрения. Волокнистые фракции можно вносить в почву или после обработки использовать как компонент корма.
Главное климатическое преимущество такой системы – улавливание метана. При обычном хранении навоз выделяет этот парниковый газ, который в краткосрочной перспективе влияет на потепление значительно сильнее, чем CO₂. Биореактор не дает метану попасть в атмосферу, а полученное из него топливо замещает ископаемые аналоги. По данным исследования, именно этот двойной эффект – сокращение прямых выбросов и замена ископаемого топлива – вносит основной вклад в пользу для климата.
Однако у технологии есть и обратная сторона. Процесс извлечения питательных веществ из дигестата, особенно фосфора, очень энергоемок. Если биореактор питается от электросети, работающей на угле или газе, это может свести на нет всю климатическую выгоду. Экологический баланс системы становится положительным, только если она использует возобновляемую энергию или утилизирует собственное сбросное тепло.
Исследователи также указывают на риски закисления почв и эвтрофикации водоемов. С одной стороны, производство концентрированных удобрений позволяет вывозить их из регионов с высокой плотностью животноводства, где почвы уже перенасыщены фосфором, на поля, которые в них нуждаются. С другой – на этапах обработки дигестата и сушки удобрений в атмосферу может улетучиваться аммиак. Чтобы этого избежать, необходимы герметичные хранилища и оборудование для точного внесения удобрений в почву.
Важным условием экологичности системы авторы называют использование только отходов самой фермы, а не специально выращенных энергетических культур. Это позволяет избежать конкуренции за землю с производством продовольствия и кормов – проблемы, которая ранее свела на нет климатические преимущества биотоплива первого поколения.
Авторы подчеркивают, что биореактор – не универсальное решение. Его эффективность определяется масштабом, качеством управления и местными условиями. Система приносит пользу там, где есть доступ к зеленой энергии, а для произведенных удобрений есть рынок сбыта. В противном случае проект может оказаться неэффективным или даже вредным для окружающей среды.