Потери аммиака при переработке навоза представляют собой значительную проблему — концентрированный аммиак в газообразной форме может вызвать раздражение глаз и дыхательных путей, хронические симптомы, снижение работы легких, а при очень высоких дозах может привести даже к летальному исходу. Помимо вреда здоровью человека, газообразный аммиак, трансформируясь в парниковый газ — закись азота, наносит ущерб почве, повреждает и ослабляет растения, способствует цветению водорослей в водоемах. Стоит ли сомневаться, что при таком эффекте из – за навоза животноводство считается основным источником выбросов аммиака.
Можно уменьшить количество образующегося в навозе аммиака, скорректировав рацион животных, но остается необходимость уменьшения количества аммиака, выделяющегося из навоза в атмосферу. Группой исследователей–практиков разработан инновационный электрохимический процесс, который может изменить подход к обращению с навозом и его воздействию на окружающую среду.
Профессор, возглавляющий команду исследователей, говорит, что разработанный ими способ извлечения аммиака пока еще находится на стадии лабораторных испытаний, но они уже могут рассказать о том, как работает этот процесс.
В образец жидкого навоза КРС кладется пористый аккумуляторный электрод — именно ионоселективный электрод из гексацианоферрата никеля–калия (KNiHCF), который способен окислять органические вещества в навозной смеси и поглощать присутствующие в ней ионы аммония и калия. Из–за спонтанной электрохимической реакции между органическим веществом и электродом можно сравнить данный процесс с работой аккумуляторной батареи. Биоэлектрод, насыщенный ионами аммиака и калия, переносится из одного контейнера в другой, наполненный чистым раствором солей, где при подаче электрического тока к электроду происходит высвобождение ионов в раствор. После выпаривания раствора питательные вещества остаются в сухом виде и могут использоваться в качестве эффективных удобрений, богатых азотом и калием.
Также при высвобождении ионов аммония возможно проведение химических реакций на втором электроде в растворе для получения других, не менее ценных и полезных продуктов. Например, при проведении таких исследовательских экспериментов группа ученых смогла получить газообразный водород, который можно использовать как топливо, и перекись водорода, которую можно использовать как дезинфицирующее средство при очистки сточных вод. Кроме того, в процессе эксперимента исследователи обнаружили, что при одном цикле электрохимического процесса можно извлечь до 50% аммиака, содержащегося в жидком навозе, а повторный цикл увеличивает этот показатель до 85%. Полученные данные свидетельствуют о том, что при переработке навоза возможно значительное сокращение выбросов аммиака в окружающую среду.
На разработку электрохимического метода извлечения аммиака из навоза ученых вдохновила заинтересованность животноводов — они хотели найти эффективное и экономически выгодное решение, ведь существующие мембранные процессы требуют затрат, но эффект от их применения не всегда соответствует ожиданиям.
Дополнительным преимуществом данного метода стало то, что во время электрохимической обработки можно извлекать не только аммиак, но и калий, что изначально не планировалось. Этот бонус был получен учеными уже в ходе самого эксперимента. Благодаря произвольному окислению, происходящему одновременно с выделением аммиака, удалось упростить электрохимический процесс и избежать необходимости проводить отдельное извлечение из навоза калия.
Если предположить, что этот лабораторный эксперимент успешно перейдет на промышленный уровень, то навоз для животноводов станет источником дохода. По предварительным расчетам ученых, например, ферма на 1000 дойных коров может заработать в среднем до 18,5 миллионов рублей в год. Использование электрохимического процесса при переработке навоза в том же стаде может сократить выброс аммиака в атмосферу на 50%. Исследователи считают, что установка для электрохимического извлечения аммиака может стать естественным дополнением к оборудованию для переработки навоза.
У ученых были опасения, что во время анаэробного сбраживания азот минерализуется, после чего могут возникнуть большие потери аммиака. Конечно, их можно было бы соединить, тогда производимый биогаз мог бы стать частью «экологичной» энергосистемы, а сами установки могли бы удовлетворить потребностям людей, проживающих рядом с животноводческим хозяйством.
Еще одним преимуществом процесса извлечения аммиака и калия является уменьшение негативного воздействия навоза на почву благодаря расширенным возможностям использования полученных питательных веществ. Это позволяет улучшить обработку почвы, снизить влияние на близлежащие грунтовые воды и на стоки в водоемы. Процесс извлечения аммиака позволит сократить его неблагоприятное воздействие на растения, водную экосистему и здоровье людей.
Ученые говорят, что, несмотря на успешность лабораторного испытания, говорить о переходе процесса электрохимического извлечения аммиака на промышленный уровень пока еще рано. Самая большая проблема, о которой говорит научная исследовательская группа, — все оборудование для электрохимического процесса извлечения аммиака должно находиться непосредственно на ферме и оставаться недорогим, простым в установке, запуске и обслуживании для любого животноводческого хозяйства. Конечно, на реализацию проекта потребуются бо́льшие суммы, чем на научный эксперимент, и в данное время ученые рассматривают варианты делового сотрудничества для перевода испытаний из лаборатории в естественные условия животноводческих предприятий.
Несмотря на интересные полученные результаты, ученые не останавливаются на достигнутом — в дальнейшем планируется объединить процесс получения полезных химических веществ из навоза с рекуперацией аммиака.
Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время
После проверки модератором,
отзыв появится в общей ленте
