Биоуголь из мусора: как отходы с полей решают проблему изменения климата

Сельскохозяйственные отходы, которые часто считают проблемой утилизации, могут стать мощным инструментом для смягчения последствий изменения климата. Новое исследование показывает, что преобразование хлопковой соломы и выброшенной пластиковой пленки в биоуголь с помощью процесса совместного пиролиза способно значительно сократить выбросы парниковых газов и одновременно повысить устойчивость сельского хозяйства в Синьцзяне, Китай.

Синьцзян – крупнейший в Китае регион по производству хлопка и одна из важнейших сельскохозяйственных зон страны. Ежегодно после сбора урожая здесь образуются миллионы тонн хлопковой соломы и пластиковой мульчирующей пленки. Большая часть этих материалов сжигается, выбрасывается или перерабатывается ненадлежащим образом, что приводит к загрязнению воздуха, деградации почв и так называемому «белому загрязнению» – накоплению остатков пластика на полях.

Исследовательская группа оценила, какое количество этих отходов реально можно собрать и превратить в биоуголь – богатый углеродом материал, получаемый при нагревании органики без доступа кислорода. Биоуголь используется для повышения плодородия почвы, удержания питательных веществ и долгосрочного связывания углерода. Используя метод оценки жизненного цикла, ученые количественно определили потенциальные климатические выгоды различных стратегий управления отходами.

«Нашей целью было понять, можно ли превратить эти сельскохозяйственные остатки из экологического бремени в климатическое решение, – говорит один из авторов исследования Жунхуа Ли. – Результаты показывают, что комплексная переработка хлопковой соломы и пластиковой пленки может обеспечить существенное сокращение выбросов углерода, решая при этом давние проблемы загрязнения в хлопководческих регионах».

Исследование показало, что в Синьцзяне ежегодно образуется около 26 миллионов тонн пригодной для сбора соломы, значительную долю которой составляет хлопковая. Если перерабатывать в биоуголь только ее, можно получать около 3,5 миллионов тонн продукта в год и сократить чистые выбросы парниковых газов примерно на 10 миллионов тонн в эквиваленте диоксида углерода.

Пластиковая мульчирующая пленка, широко используемая для повышения урожайности и сохранения влаги в почве, представляет собой более сложную задачу. При переработке в одиночку она дает очень мало биоугля и ограниченные климатические преимущества. Однако исследователи обнаружили, что объединение пластиковой пленки с хлопковой соломой в процессе совместного пиролиза кардинально улучшает результаты.

При совместном пиролизе перерабатываемой пластиковой пленки и хлопковой соломы в массовом соотношении один к четырем выход биоугля значительно увеличился, составив более 200 000 тонн, а чистое сокращение выбросов достигло примерно 3,4 миллиона тонн в эквиваленте CO2. Дополнительные климатические выгоды были получены за счет производства возобновляемой энергии в ходе пиролиза, сокращения использования химических удобрений и снижения выбросов закиси азота из сельскохозяйственных почв.

«Совместный пиролиз меняет правила игры, – отмечает соавтор Цзяньчунь Чжу. – Перерабатывая солому и пластик вместе, мы не только улучшаем производство биоугля, но и открываем гораздо больший потенциал сокращения выбросов по сравнению с переработкой пластиковых отходов по отдельности».

Помимо смягчения последствий изменения климата, исследование подчеркивает и более широкие экологические и аграрные преимущества. Внесение биоугля улучшает структуру почвы, повышает эффективность усвоения питательных веществ и способствует долгосрочному накоплению углерода в земле. В то же время комплексная переработка отходов сокращает открытое сжигание мусора и загрязнение пластиком, предлагая более чистый и устойчивый путь для аграрного сектора.

Авторы предполагают, что политическая поддержка и финансовые стимулы могли бы ускорить внедрение технологий совместного пиролиза в основных хлопководческих регионах. Такие меры помогут превратить сельскохозяйственные отходы в ценные ресурсы, способствуя достижению целей Китая по углеродной нейтральности и одновременно улучшая здоровье почв и устойчивость сельских территорий.