Весной 2024 года в Дании содержалось почти 11,5 миллионов свиней. Хотя многие из них экспортируются, некоторые также потребляются в Дании. Свинина является популярной частью ежедневного рациона датчан, но промышленное свиноводство оставляет климатический след из-за навоза, который при хранении в жижесборниках выделяет метан - чрезвычайно мощный парниковый газ. Это, и введенный в Дании климатический налог для животноводческих ферм, стало стимулом для тестирования биофильтров в свиноводстве, поскольку эта технология ранее показала многообещающие результаты в снижении выбросов метана со свалок.
В 2020 году группа исследователей из Технического университета Дании, DTU Sustain, приступила к проектированию и строительству биофильтра, который ученые установили в 2022 году на датской свиноводческой ферме в Гиллелейе, к северу от Копенгагена.
Биофильтр создается путем выкапывания участка на глубине около полуметра, затем яма заполняется камнями, выполняющими функцию газораспределительных слоев. Поверх камней укладывается слой компоста толщиной 80 см. Компост содержит естественную группу бактерий, которые питаются метаном, что означает, что бактерии расщепляют нежелательный парниковый газ при столкновении с метаном. Фильтр работает полностью без добавления химикатов, и поэтому решение может применяться как в органическом, так и в традиционном свиноводстве.
На испытательной ферме был создан фильтр площадью 400 кв м 2 рядом с крытым резервуаром для навоза с фермы. Объем фильтра составил 4400 кубометров. Вся биофильтрационная установка оснащена измерительным оборудованием, чтобы исследователи могли отслеживать и документировать путь метана и эффективность установки.
Система биофильтрации работает, закачивая шламовый газ из верхней части шламового резервуара, после чего он направляется по трубам под слоем компоста снаружи. Отсюда метансодержащий газ просачивается наружу и поднимается через компост. По пути метан расщепляется бактериями, питающимися метаном.
«Это было первое полномасштабное испытание способности биофильтра сокращать выбросы метана от свиного стада, и результаты оказались превосходными, - говорит Шарлотта Шойц, профессор DTU, возглавлявшая проект. - Фильтр смог разложить 92% метана, прошедшего через него за первый год. Мы надеялись, что он разложит 80%, поэтому эффективность биофильтра намного превзошла наши ожидания».
В течение испытательного периода из резервуара было собрано 75% шламового газа. Остальные 25% автономно вышли через крышку шламового резервуара, что означает, что общая эффективность установки составляет 69% снижения метана.
В рамках проекта ученые подсчитали экономику биофильтра в контексте «климатической валюты» - в ней учитывается стоимость расходов для сокращения на 1 тонну эквивалентов CO 2. Эквиваленты CO 2 представляют собой перевод парниковых газов в одну и ту же «валюту», чтобы их можно было сравнивать. Это необходимо, поскольку существуют различия в том, насколько парниковые газы от разных продуктов способствуют глобальному потеплению.
Расчеты показали, что климатическая валюта для опытной установки составляет 74 датских кроны за тонну сокращенного CO 2. Для сравнения, налог на CO 2, который большинство в датском парламенте приняли этим летом, составит 300 датских крон за тонну CO 2, выбрасываемого животноводством. До 2035 года сумма увеличится до 750 датских крон. Однако фактическая стоимость будет ниже, поскольку в то же время будет введен вычет.
«Это показывает, что, несмотря на затраты, связанные с установкой и эксплуатацией биофильтра на свиноферме, это дешевле, чем платить согласованный налог на выбросы CO2», - объясняет Шойц.
Биофильтры как решение по снижению выбросов метана в закрытых шламохранилищах выглядят настолько многообещающе, что исследовательской группе теперь предоставлено дополнительное финансирование для совершенствования технологии.
«Новый грант позволит нам продолжить мониторинг биофильтра в Гиллелейе и позднее в этом году установить еще две биофильтрационные установки на других свиноводческих фермах», - говорит Шойц.
В 2022 году в Дании насчитывалось 2399 свиноферм. Масштабы выбросов метана с ферм неизвестны. Исследовательская группа DTU Sustain исправит это, поскольку они будут измерять выбросы в новом проекте, который охватывает 18 свиноферм. На основе измерений в конечном итоге можно будет оценить, сколько метана выделяет датское свиноводство.
Источник: Technical University of Denmark. Автор: Лотте Крулл.
На фото – система бактериального биофильтра. Фото: DTU.