Проблемы утилизации нетрадиционных трудноразлагаемых органических отходов

ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ НЕТРАДИЦИОННЫХ ТРУДНОРАЗЛАГАЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

К пухо-перьевому сырью относятся перо и пух птиц. Особым видом органических отходов является пухо-перьевая крошка, получаемая на пухоперерабатывающих предприятиях. Структурные образования, формирующие перо, состоят из ороговевшего вещества, основным компонентом которого является кератин. Кератины относятся к группе белков склеропротеидов. В состав кератина входят: углерод (50 — 55%), водород (7 — 8%), кислород (25 — 30%), азот (15 — 18%), сера (0,5 — 0,2%).

Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов: в воде, растворах нейтральных солей и в разбавленных растворах кислот и щелочей кератин нерастворим. Он не подвергается гидролизу под действием ферментов, кроме фермента кератиназы.

По аминокислотному составу кератин отличается от всех других белков низким содержанием лизина, гистидина и серина и большим содержанием цистина (7 — 12%), лейцина (7 — 15%) и глутаминовой кислоты (4 — 17%). Цистин своими гидросульфидными группами участвует в образовании дисульфидных связей между пептидными цепями в молекуле этих белков. Кератины способны к набуханию, легко образуют комплексные соединения с липидами, солями калия и кальция и в связи с этим быстро изменяют свою устойчивость к химическим воздействиям, эластичность, набухаемость. Кератиновые образования, в том числе и перья, способны поглощать большое количество воды (свойства кератина при этом меняются). Кератин перьев может содержать сравнительно большое количество пигментов, определяющих окраску пера. Здесь встречаются меланины, липохромы [1].

Пухо-перьевые отходы представляют собой тонкодисперстную крошку серого цвета с размером частиц от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Хранение и переработка этого вида отходов затрудняется в связи с маленькой объемной массой, рассыпчатостью и высокой степенью летучести.

Утилизация пуха и пера, как высокобелкового продукта сжиганием нецелесообразна в экологическом и экономическом смысле. Традиционным методом переработки пера является изготовление из него кормовой муки. Так как в нативном состоянии кератин пера не усваивается организмом сельскохозяйственных животных, необходимо подвергнуть его специальной обработке, цель которой — разрушить компактную структуру кератиновой молекулы до получения полипептидов, пептидов и отдельных аминокислот. Обычно разрушение (гидролиз) кератина осуществляют воздействуя на него растворами кислот и щелочей или обработкой в воде повышенной температуры при определенных условиях. Таким образом, выделяют: кислотный, щелочной и водный гидролиз кератина пера. По сравнению с кислотным и щелочным водный гидролиз является более экономически выгодным, но требует специального технического оборудования (вакуумные котлы, дробилки, магнитные установки, сита) [2, 3].

Необходим поиск альтернативного способа переработки и вторичного использования (рециклизации) пуха и пера, который откроет новые возможности использования такого ценного продукта (с точки зрения его химического состава).

Нами было выбрано направление утилизации пухо-перьевой крошки с целью получения ценного органического удобрения. Основные задачи можно выделить следующие: перевести данное сырье в форму доступную для использования растениями, минимизировать материальные и временные затраты, максимизировать питательную ценность полученного удобрения. Для решения данных задач мы выбрали способ утилизации методом компостирования. Компостирование — биотермический процесс минерализации и гумификации обычно двух органических компонентов (иногда с добавками минеральных), уменьшающий потери питательных элементов одних с одновременным ускорением разложения других и переводом в доступные для растений формы питательных элементов.

Таблица 1.

Динамика содержания биогенных элементов (общие формы) в компостах, % (2006г.).

НСР — наименьшая существенная разность по Доспехову, 1987.

В органических компостах один из компонентов выступает в роли поглотителя влаги, аммиака, диоксида углерода и без компостирования слабо разлагается (в нашем случае — пухо-перьевая крошка), а другой обогащен микрофлорой и содержит значительные количества легкоразлагающихся азотистых и безазотистых органических соединений (навоз). Возможно также применение минеральных компонентов компоста для ускорения процессов разложения и для обогащения дополнительными питательными элементами [4].

Посредствам полевых и лабораторных экспериментов нами осуществляется поиск оптимального количественного и качественного состава компоста, который будет отвечать поставленным задачам. То есть необходимо минимизировать количество компонентов компоста и их соотношение и при этом повысить питательную ценность получаемого удобрения.

Изучение динамики содержания биогенных элементов (C, N, P2O5) в компостах, приготовленных на основе пухо-перьевых отходов показало, что в данных органических компостах содержится большое количество азота (11−12,5%), при содержании в навозе 0,5%. Содержание общего фосфора также превышает его содержание в навозе и птичьем помете. Соотношение между углеродом и азотом составляет 3: 1, что свидетельствует о том, что при разложении компост способен обогатить почву доступными формами азота. Компостирование в течение 3-х месяцев показывает отсутствие потерь углерода и азота. По сравнению с сухим пухом элементный состав практически не изменяется, что свидетельствует о слабом разложении.

Таблица 2. Изменение содержания подвижных форм элементов питания при компостировании.

* - по Корнфилду, ** - дисульфафеноловым методом, *** - по Несслеру.

Наблюдается тенденция некоторого снижения содержания общего фосфора после процесса двухмесячного компостирования, особенно заметное при анаэробном способе (с 0,18 до 0,09%) (Табл. 1).

Данные по содержанию подвижных форм, представленные в таблице 2 свидетельствуют о том, что при компостировании данных отходов высвобождается большое количество щелочногидролизуемого азота, причем содержание его в 10−15 раз превышает содержание в черноземных почвах. При компостировании также высвобождается большое количество минеральных форм азота (70−130 мг/100 г), нитратного и аммонийного (15−40 мг/100 г). Содержание подвижного фосфора во всех вариантах в среднем в 10 раз превышает его содержание в почвах, а в 4-м варианте с добавлением азотных и органических удобрений содержание фосфора достигает 550 мг/100 г почвы.

Таким образом, данный вид пухо-перьевого сырья при компостировании разлагается с довольно высоким содержанием щелочногидролизованного азота (более 250 мг/100 г) при оптимальном содержании в почве 20 мг/100 г. Содержит много подвижного фосфора, по Чирикову (до 550 мг/100 г). Наблюдалось также высокое содержание подвижного азота. При постепенном разложении пухо-перьевой крошки почва будет обогащаться подвижными формами питательных элементов.

пух перо компостирование удобрение.

• 1. Никитин Б. И., Никитина Н. Б. Производство перо-пуховых изделий, 1985. с. 5 — 19
• 2. Технология переработки продуктов птицеводства, под ред. Проф. Третьякова Н. П., 1974. с. 153 — 167
• 3. Третьяков Н. П., Бессарабов Б. Ф. Переработка продуктов птицеводства, 1985. с. 214 — 220
• 4. Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия, 2002. с. 372 — 375