В условиях дефицита топлива в период Второй мировой войны отдельные аграрии в Германии и Франции практиковали производство собственного горючего, герметизируя ёмкости с навозом и аккумулируя выделяемый метан. Сегодня власти продвигают усовершенствованную версию данной технологии — анаэробные варочные котлы, рассматривая их в качестве инструмента для сокращения парниковых выбросов на молочных фермах. Однако, как отмечают некоторые эксперты, инвестиции в подобные установки способны повлечь за собой непредвиденные климатические и медицинские последствия.
На долю сельского хозяйства приходится приблизительно треть антропогенных эмиссий. В США около трети этого объёма генерируется за счёт отрыжки крупного рогатого скота, а дополнительные 14 процентов — посредством навоза. Крупные промышленные молочные комплексы вынуждены непрерывно удалять и смывать колоссальные массы навозных отходов из обширных коровников в специальные лагуны.
Технологический прогресс и его распространение
Первые варочные котлы промышленного масштаба, герметизирующие эти лагуны или замещающие их резервуарами, возникли в 1970-х годах. В настоящее время на территории Европейского Союза функционирует свыше 17 000 подобных установок, преимущественно на фермерских хозяйствах. В США и Великобритании их количество оценивается примерно в 400 единиц. Китай демонстрирует иные масштабы: здесь насчитываются миллионы варочных котлов, однако большинство из них представляют собой простые кирпичные конструкции, используемые на небольших фермах.
Принцип работы технологии основан на анаэробном сбраживании: когда органические вещества содержатся в бескислородной среде, специализированные микроорганизмы расщепляют их, выделяя в процессе углекислый газ и метан. Аналогичный процесс естественным образом протекает в навозных лагунах и на свалках, однако варочные котлы позволяют улавливать образующийся биогаз, предотвращая его попадание в атмосферу. Полученный метан затем может быть использован для генерации электроэнергии или тепла, либо очищен до качества природного газа и направлен в газотранспортные сети.
Несмотря на потенциальные экологические преимущества, внедрение анаэробных варочных котлов сопряжено с комплексом проблем. Как отмечает Ребекка Ларсон из Университета Висконсин-Мэдисон, ключевым вопросом остаётся эффективность капиталовложений. «Следует тщательно изучить, являются ли эти финансовые вливания более результативными с точки зрения смягчения климатических изменений, нежели альтернативные стратегии, например, развёртывание солнечных панелей, — подчёркивает исследовательница. — Однако в контексте животноводства это одна из наиболее действенных мер по снижению воздействия, которыми мы располагаем».
Более того, государственные субсидии и стимулы для внедрения варочных котлов, по мнению ряда аналитиков, могут неявно способствовать консолидации и росту промышленных животноводческих комплексов. Это, в свою очередь, способно привести к увеличению общей нагрузки на окружающую среду, включая локальные проблемы с качеством воды и воздуха, а также к социально-экономическим изменениям в сельских регионах.
ные воды собираются на очистных сооружениях или навоз смывается в отстойники и шламовые ямы.
Но если отходы накрыть пластиком или поместить в закрытый резервуар, биогаз CO2 и метан можно будет улавливать через трубу. Этот варочный котел обычно нагревается для ускорения производства биогаза, который можно сжигать для получения тепла или электричества, очищать до природного газа или компримировать в автомобильное топливо. Хотя CO2 все еще выделяется, еще более мощный парниковый газ метан – нет. Переваренный навоз затем используется в качестве удобрения и подстилки для животных.
Навоз, прошедший через варочный котел, выделяет на 91 процент меньше метана во время хранения. Но общая картина более сложна, согласно новому исследованию, в котором были проанализированы шлейфы метана от 98 молочных заводов в Калифорнии. Штат, в котором на промышленных фермах содержится 1,7 миллиона дойных коров (больше, чем где-либо еще в США), за последнее десятилетие выделил гранты на сумму 389 миллионов долларов на строительство метантенка, что является его крупнейшей инициативой по борьбе с метаном.
Установка варочного котла сократила выбросы метана из точечных источников с 91 килограмма в час в среднем до 68 кг/час, сократив выбросы на двух третях молочных заводов. Но во время строительства варочных котлов средний уровень выбросов ненадолго увеличился. Хотя причина была неясна, одна из возможностей заключается в том, что навозную жижу пришлось перенаправить, взбалтывая ее и вызывая выбросы.
Поскольку варочные котлы обогреваются, они производят метан быстрее, чем открытые лагуны, а утечки из них в некоторых случаях могут привести к еще более высоким выбросам метана, чем раньше. Исследование показало, что некоторые утечки превышали 1000 кг в час.
«При той скорости, с которой они утекают в таких очень крупных случаях, это абсолютно предостерегающая история о том, как что-то может попасть из раствора в главный источник выбросов», — говорит Алисса Вальдес из Калифорнийского университета в Риверсайде, одна из авторов исследования.
Но калифорнийская программа, которая уведомила фермы об утечках в 2023 году, привела к устранению 20 процентов из них, а большая часть исследований предполагает, что варочные котлы все же могут сократить выбросы навоза примерно вдвое.
«Если вы используете варочный котел и теряете газ, вы теряете деньги, поэтому операторам варочного котла следует минимизировать выбросы», — говорит Анджела Байуотер из Университета Суррея, Великобритания.
Варочные котлы также ускоряют образование аммиака из навоза, однако это вызывает опасения по поводу «замены загрязняющих веществ» метаном на аммиак. А если биогаз невозможно продать и его сжигают, в некоторых случаях из него может образовываться сероводород.
Большой вопрос заключается в том, насколько правительствам следует продвигать биореакторы. Поддержка Калифорнии, похоже, поощряет промышленные фермы становиться еще больше. Его стандарт низкоуглеродного топлива, схема сокращения автомобильных выбросов, выдает продаваемые кредиты на биогаз, производимый в варочных котлах. Препринтное исследование показало, что получение подобных стимулов увеличило размер молочного стада в среднем на 860 коров.
«Деньги налогоплательщиков используются для завышения стоимости навоза, поэтому он начинает конкурировать со стоимостью молока, и это создает извращенную структуру стимулов», — говорит Брент Ким из Университета Джонса Хопкинса в Мэриленде. «Мы могли бы и должны искать более проверенные и эффективные подходы к смягчению последствий изменения климата, которые не поддерживают отрасль с помощью большого количества литературы, документирующей вред».