Из отходов – в доходы: в ТГУ нашли применение шелухе гороха
Отходы сельскохозяйственного производства, традиционно загрязняющие окружающую среду, могут быть превращены в ценные ресурсы, способные принести тройную выгоду – для экологии, экономики и общества. Профессор института инженерной и экологической безопасности Тольяттинского государственного университета (ТГУ) Наталья Шелепина представила комплексную модель переработки гороховых отходов в рамках концепции «экономики замкнутого цикла».
Ежегодно сельское хозяйство производит колоссальные объёмы отходов, которые, оседая на свалках, выделяют токсичные соединения и парниковые газы, загрязняют почву и воду. Современная «линейная» модель экономики – «произвести-потребить-выбросить» – приводит к потере до 40% мирового продовольствия и серьезному ущербу для природы.
– Решением этой проблемы является переход к «экономике замкнутого цикла», где отходы не выбрасываются, а повторно используются, перерабатываются и возвращаются в производство, создавая добавленную стоимость, – объясняет Наталья Шелепина. – Учитывая вышеизложенное, мною была предложена модель повторного использования отходов переработки зерна – на примере зерна гороха.
Исследование профессора Шелепиной сфокусировано на отходах переработки гороха – оболочках, зародышах, сечке и мучке. Эти «побочные продукты» богаты пищевыми волокнами, белками, липидами и витаминами, что открывает широкие возможности для их использования.
Из зародышей и мучки можно получать пищевые и кормовые добавки, а также фармацевтические препараты. Гороховая оболочка, основной компонент которой – целлюлоза, может служить сырьем для производства биоразлагаемой упаковки, биотоплива, биоэнергии и даже биопластика, предлагая альтернативу ископаемым ресурсам. Также из гороховых отходов можно получать адсорбенты и кормовые продукты.
Внедрение системы «экономики замкнутого цикла» приносит неоспоримые преимущества. Экологические – сокращение выбросов углекислого газа, замедление глобального потепления, уменьшение объемов свалок, экономия природных ресурсов и повышение плодородия почв. Экономические – появление новых рыночных возможностей и цепочек создания стоимости, повышение рентабельности производств за счет экономии сырья и снижения платы за утилизацию отходов. Есть и социальные аспекты: создание новых рабочих мест, активное использование местного сырья, повышение благосостояния и польза для здоровья населения.
По выводам исследования, наиболее перспективными направлениями в этой сфере являются биотехнологии, производство биотоплива и биоэнергии, а также нанотехнологии. В ближайшем будущем особое значение приобретут «фермы полного цикла», объединяющие растениеводство, животноводство, производство биогаза и переработку урожая в единую безотходную систему. Сейчас таковых в России еще нет, однако в «Стратегии развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления на период до 2030 года» отмечено, что к 2030 году предусматривается повышение индекса использования вторичных ресурсов и сырья из отходов в отраслях экономики до 32,0%. И есть примеры уже работающих предприятий, которые специализируются на переработке отходов именно гороха. Так, в городе Тольятти в 2018 году компанией «Евротехнологии» запущен завод, выпускающий гороховый протеин для комбикормовой индустрии, а также гороховую муку и крахмал. В Тюменской области в 2023 году агрохолдингом «Юбилейный» открыт завод «ПротеинСиб», выпускающий изолят горохового белка, клетчатку и крахмал. На проектную мощность завод должен выйти в 2029 году.
– SWOT–анализ преобразования сельскохозяйственных отходов в продукты с добавленной стоимостью показал, что эффективность переработки во многом зависит от качества отходов, – отмечает Наталья Шелепина. – В настоящее время как один из наиболее перспективных методов управления отходами переработки зерна рассматриваются нанотехнологии. Предлагаются термохимические и биохимические методы переработки, а также интегрированные методы, (например, сочетание анаэробного сбраживания и микробной ферментации), что позволит, например, получать возобновляемую энергию в виде биогаза и биохимикаты. Наиболее устойчивой технологией управления сельскохозяйственными отходами является биологическая конверсия, предполагающая совместное производство двух–трех продуктов с добавленной стоимостью.
В ближайшем будущем особенно актуальным станет подход к управлению отходами, объединяющий различные подсистемы сельскохозяйственного производства. Примером является система растениеводство–животноводство–биогаз–переработка урожая (CLBCR), предложенная учеными из Китая и США. Она включает три подсистемы: растениеводства, животноводства и производства биогаза. Циклическая утилизация сельскохозяйственных отходов связывает эти подсистемы и расширяет возможности в направлении высокоэффективной переработки.
«Продвижение и реализация концепции циркулярной экономики в сфере сельскохозяйственного производства является эффективным инструментом управления отходами, способным существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду и открыть новые горизонты для развития», – подчеркивает Наталья Шелепина.
Исследование профессора Шелепиной «Комплексная биоэкономика отходов переработки гороха» опубликовано в авторитетном научном издании «BIO Web of Conferences» по материалам Международной научной конференции по биотехнологии и пищевым технологиям БФТ–2025 (Ереван). Работа проведена в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» национального проекта «Молодежь и дети». ТГУ является участником программы с 2021 года.