| Аннотация |
1. Технология биофильтрации воздушных выбросов
ФИЦ Биотехнологии РАН в целях реализации Задачи 5 «Создание предпосылок для биологизации и экологизации экономики, повышения эффективности производств, снижения нагрузки на окружающую среду за счет управляемой конвергенции техносферы в биосферосовместимую на основе природоподобных технологий и биотехнологий» паспорта Программы, проводит фундаментальные, поисковые и прикладные исследования и разработки в результате которых по направлению «4. Биотехнологии в экологии» будет разработана технология биофильтрации воздушных выбросов.
Цель выполнения проекта - разработать новую систему микробиологической очистки воздушных выбросов станций очистки сточных вод и комплексов переработки твердых коммунальных отходов с применением биофильтра нового поколения с капельным слоем, что обусловит снижение выбросов опасных загрязняющих веществ, оказывающих наибольшее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
Проект соответствует приоритетному направлению научно-технологического развития 7. Адаптация к изменениям климата, сохранение и рациональное использование природных ресурсов и важнейшей наукоемкой технологии 28. Биотехнологии в отраслях экономики, перечень которых утв. Указом Президента Российской Федерации от 18 июня 2024 г. № 529.
Объектом разработки является технология биофильтрации для снижения выбросов опасных загрязняющих веществ, оказывающих наибольшее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
В ходе реализации проекта планируются мероприятия, направленные на трансфер технологий и результатов научных исследований по направлению 4. Биотехнологии в экологии Программы, включающие: приемочные испытания опытного образца установки биофильтрации промышленных воздушных выбросов в реальных условиях эксплуатации станции очистки сточных вод, будет показана реализуемость и эффективность технологии биофильтрации промышленных воздушных выбросов в условиях эксплуатации станции сточных вод; приемочные испытания опытного образца установки биофильтрации промышленных воздушных выбросов в реальных условиях эксплуатации комплекса переработки отходов, будет показана реализуемость и эффективность технологии биофильтрации промышленных воздушных выбросов в условиях эксплуатации комплекса переработки отходов. Также будут проведены мероприятия по развитию материально-технической базы ФИЦ Биотехнологии РАН, осуществлена закупка комплектующих для создания пилотной установки биофильтрации воздушных выбросов.
В результате выполнения проекта будет внесен вклад в реализацию и внедрение важнейшей наукоемкой технологии 28. Биотехнологии в отраслях экономики, будут созданы: новая технология дезодорации и очистки промышленных воздушных выбросов от летучих органических соединений методами биофильтрации; опытный образец установки биофильтрации промышленных воздушных выбросов; технологическая документация на установку биофильтрации сопутствующих воздушных выбросов в условиях станции очистки сточных вод; технологическая документация на установку биофильтрации сопутствующих воздушных выбросов в условиях комплекса переработки отходов; конструкторская документации по результатам приемочных испытаний опытного образца установки биофильтрации промышленных воздушных выбросов с присвоением КД литеры «О1». Проект выполняется совместно с индустриальным партнером и будет доведен до промышленного уровня готовности и практического применения.
2. Технология очистки жидких стоков сельскохозяйственных предприятий
Высокопроизводительные и автоматизированные/роботизированные технологии производства мяса и птицы включают обязательную фазу гидросмыва помёта. При производстве 1 т свинины образуется порядка 90 м³ жидких стоков, что для РФ в год составляет 420 млн м3. При производстве 1 т мяса кур образуется 7 м3 (37 млн м3/год). Попадание таких стоков в окружающую среду недопустимо.
Очистка таких жидких стоков (ЖС-СХП) с использованием традиционных технологий, имеет существенные недостатки (неэффективность и высокая стоимость очистки, изъятие из хозяйственного оборота значительных площадей земель). Поэтому развитие высокоэффективных технологически и экономически технологий очистки ЖС-СХП является востребованным. С учётом того, что большинство очистных сооружений РФ работают по устаревшим технологиям и находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, а многие руководители ориентируются на зарубежные технологии, высоко-актуально развитие отечественных технологий очистки ЖС-СХП.
В ходе выполнения настоящего проекта предлагается разработать двухэтапную технологию очистки ЖС-СХП. На первом этапе, анаэробной предочистки, будет удалена большая часть органического вещества и получен биогаз, который может быть использован для получения тепла. При этом этапе будет использован инновационный способ повышения эффективности процесса – использование токопроводящих материалов. Обработанный в метантенке сток будет разделён на твердую фракцию (с последующим получением органо-минерального удобрения) и жидкую фракцию, из которой аммоний будет удалён с применением самой эффективной на сегодня технологии, Анаммокс (бескислородного окисления аммония). Полученная высокоочищенная вода может быть повторно использована для гидросмыва и сброшена в водоприёмники (после доочистки).
Базовые основы такой технологии понятны, отработаны в ФИЦ Биотехнологии РАН. Авторы проекта выявили ключевые моменты успешной реализации технологии электростимуляции метаногенеза на органических стоках, а также Анаммокс для очистки фильтратов метантенков.
В рамках проекта НЦМУ будет создана пилотная установка с расходом 0.3 м3 стоков/сут, что сопоставимо с суточным расходом небольших предприятий по производству мяса свиней.
Пилотная установка будет смонтирована на основе морского контейнера, мобильной, высокоавтоматизированной, что позволит испытывать её в условиях разнообразных сельскохозяйственных предприятий, в том числе – удалённых.
С использованием пилотной установки будут отработаны штатные и аварийные режимы обработки широкой линейки ЖС-СХП средней полосы РФ, после чего данная технология будет передана Промышленному партнёру для реализации.
Распределение работ по годам:
2025 – Создание лабораторной макетной установки, состоящей из двух блоков - метанового сбраживания и удаления азота Анаммокс. Разработка технической документации и плана закупок оборудования и расходных материалов для создания пилотной установки.
2026 – Приобретение оборудование и расходных материалов, монтаж пилотной установки, отработка базовой технологии очистки на одном стоке свинокомплекса.
2027 – Отработка базовой технологии очистки на стоках нескольких свинокомплексов, отработка различных режимов. Демонстрация работоспособности технологии на полномасштабном полнофункциональном прототипе в условиях, соответствующих реальности.
2028 – Апробация полнофункционального прототипа технологии в условиях реальных стоков на разных птицекомплексах по предложению Индустриального Партнёра, а также с повышенной и пониженной нагрузками, а также в нештатных условиях, определение предельных условий функционирования технологии.
2029 – Продолжение апробация полнофункционального прототипа технологии в условиях реальных стоков на разных птицекомплексов по предложению Индустриального Партнёра. Испытание технологии в условиях реальных стоков при расширенном перечне условий по температуре, расходу, токсикантам и др.
2030 – Создание рабочей конструкторской документации на пилотную установку.
3. Технология переработки кератинсодержащего сырья
В настоящее время в РФ идет процесс интенсивного развития таких отраслей сельского хозяйства, как птицеводство и свиноводство – ежегодные объемы производства птицы увеличиваются в среднем на 12-15%, свиноводческой отрасли – на 5-6%, что ведет к накоплению значительных объемов побочного сырья, в том числе кератинсодержащего (перо, пух, подкрылок, щетина и пр.). Основной проблемой данных перерабатывающих отраслей является комплексная переработка сырья и внедрение экологически безопасной безотходной технологии. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы рационального использования кератинсодержащего побочного сырья птицеводства и животноводства, а также разработка технологий глубокой валоризации данного типа отходов.
Кератинсодержащее сырье по химическому составу представляет собой концентрат белка (90-95%) с высоким содержанием незаменимых аминокислот. Однако из-за низкой функциональности белков данного вида сырья (нерастворимость в воде, высокая механическая прочность, недоступность к действию пищеварительных ферментов и др.) применение ограничено. В связи с чем при переработке кератинсодержащего сырья стоит задача максимально повысить биодоступность его компонентов, расширить ассортимент продуктов на его основе, а также снизить затраты на их производство.
В ходе реализации проекта будет создана пилотная установка по получению белковых гидролизатов из кератинсодержащего сырья. Будет произведен монтаж и запуск пилотной установки по получению сухих белковых гидролизатов из кератинсодержащего сырья производительностью 75 кг/час готового продукта. Будет разработана технология переработки кератиновых отходов птицеводства и животноводства, обеспечивающая выход по белку из сырья не менее 80%. Разработанная технология позволит получать ценный белковый продукт с высокой биодоступностью и пищевой ценностью, который можно будет использовать для получения кормовых добавок, удобрений и/или биостимуляторов для растений. Будет создан лабораторный стенд ферментативного гидролиза гидротермически предобработанного кератинового сырья птицеводства и животноводства и разработан способ получения очищенного ферментированного кератина для использования в качестве ингредиента для нужд косметических предприятий для получения продуктов с высоким содержанием кератина. Достижение поставленных задач будет обеспечено: (1) разработкой специальной конструкции универсального гидролизера непрерывного действия для одновременной механической и термической обработки различного вида кератинового сырья и оптимизации параметров термомеханической обработки кератинового сырья при загрузке в гидролизер с целью получения первичного белкового гидролизата для использования в составе кормов и биоудобрений; (2) разработкой биотехнологического способа дальнейшей ферментативной обработки первичного кератинового гидролизата с использованием подобранных специфических ферментных препаратов с целью получения очищенного кератина для использования в фармакологии и косметологии.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;; и) переход к развитию природоподобных технологий, воспроизводящих системы и процессы живой природы в виде технических систем и технологических процессов, интегрированных в природную среду и естественный природный ресурсооборот.; г) переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания;
|
