Институт плодородия почв юга России Калиниченко Валерий Петрович

Институт плодородия почв юга России Калиниченко Валерий Петрович kalinitch@mail. ru Biogeosystem Technique http: //ejournal 19. com International Journal of Environmental Problems http: //ejournal 33. com Природоподобные технологии: преодоление издержек стандартных технологий; трансцендентальные технологии биосферы. БИОГЕОСИСТЕМОТЕХНИКА – технологическая платформа охраны окружающей среды в 21 веке 1

Управление отходами: построение технологии в фокусе использования и утилизации всего спектра получаемых продуктов; повторное использование вещества; синтез почв, обеспечивающих расширенный цикл вещества из технологии в биосферу и обратно; синтез технологии увлажнения почв в фокусе экономии пресной воды для расширения биосферы. Возобновление и синтез ресурсов: повышения использования солнечной радиации; увеличение биологического продукта биосферы; продовольствие, сырье, возобновляемая химическая энергия; рекреационное качество жизни. 2

В XXI веке в РФ и мире применяют устаревшие имитационные технологии промышленности и сельского хозяйства, которые плодят отходы. Распространены процессы деградации и опустынивания земель. Лоббирование устаревших технологий, вплоть до ГОСТов. Возможности индустриальной эксплуатации биосферы исчерпаны. Отходы – не зло. Это уникальное вещество Земли, которого очень мало, и с ним следует обращаться уважительно. Но так действовать в хищнической современной парадигме природопользования невозможно. Потому имеется риск захлопывания биосферы. Продукты, сырье, которые использует человечество, произведены биосферой, и именно в ней надо проводить рециклинг отходов, наращивать ресурсы, производство, обеспечивать высокое качество жизни и престижную занятость населения. «…человек всегда использовал почвы по своим понятиям, которые никогда не отличались глубиной, оставляя на тысячелетия деградированные урбанизацией почвы» Л. А. Сенькова 3

Инициатива очистки Арктики: Николай Николаевич Дроздов Игорь Леонидович Шпектор РФ: Программа преодоления накопленного экологического ущерба. Раздельный сбор мусора: Ленинград, 60 -е годы. То же для Ростова-на-Дону: SCHÄFER, 2013, Япония, 2017. Удаление соединений фосфора из сточных вод. Прямой разбор неразделённых отходов: TOMRA, STEINERT. Повторное использование отходов в Мюнхене – 98 %. 4

Персиановка 5

Посёлок Майский 6

Парижский протокол – будем платить, а не торговать квотами Биокомплекс http: //biokompleks. ru/work/gen/vnesenie/ 7

5 млрд руб за 2016 год – доход учредителя ОАО МХК «Евро. Хим» Белореченск Фосфогипс Нейтрализация? ! 8

Vienna The Spittelau incineration plant Design: Friedensreich Hundertwasser 9

MWM Мангейм www. mwm. com. ru Очистная станция Вайнхайм Пар, кавитация, ферментация 10

Декантерная центрифуга www. biostock. ru Вариант – вакуумное отделение воды Очистка воды и повторное использование воды (Билл Гейтс) Брикетирование твердой фракции Рио-де-Жанейро, Европа, Австралия, Дубай, Калифорния 11

Аэробное компостирование: мезофильные микробы 15– 35 °С; термофильные микробы 45– 65 °С. http: //www. abono. ru/ Проект «Балтика» www. eco. sznii. ru/bo oklet. pdf Балтийское море загрязнено, поэтому надо: «Перемешивать навоз с землей бульдозерами» 12

Фрезерная обработка верхнего слоя почвы 0 -15 см Качественное перемешивание с почвой вносимого в неё вещества, но – избыточное распыление. Опасность дефляции. Уплотнение нижележащего слоя почвы. 13

Развитие социо-культурно-экономического пространства РО – позитивный пример для РФ и мира Реализация национального интеллектуального приоритета Институт плодородия почв юга России Синтетическое научно-техническое направление – биогеосистемотехника: обеспечивает устойчивое инновационное технологическое развитие; база технологической платформы экосферы. Биогеосистемотехника – экологически и экономически обоснованные апробированные в производстве трансцендентальные (т. е. не имитирующие напрямую природу) институциональные технические решения для усиления биогеохимического потока Земли, синтеза высокопродуктивных устойчивых биогеосистем – природоподобные технологии заявленные в 2015 Президентом РФ в ООН, реализация Sustainable Development, Green Economy в РО, РФ и мире. Исключить противостояние технологии и биосферы 14

http: //ejournal 19. com 15

http: //ejournal 33. com 16

Не имеющие аналогов в мире не копирующие природу трансцендентальные технические решения и технологии для экосферы: фрезерная механическая обработка внутреннего слоя почвы 20 -50 см позволяет увеличить плодородие почвы на 30 -80% до 40 лет, повышение рентабельности технологии земледелия в 2 -3 раза; рециклинг промышленных и бытовых отходов, отходов пищевых производств внутри дисперсной системы почвы в количестве до 500 т/га в процессе фрезерной механической обработки внутреннего слоя 20 -50 см; внутрипочвенная импульсная континуально-дискретная парадигма ирригации обеспечивает экономию воды – глобального дефицита – в 5 -20 раз; утилизация внутри почвы опасных биологических отходов за счет разрыва трофических цепей распространения инфекций обеспечивает переработку биологического материала почвенными деструкторами, повышение плодородия и ветеринарно-медицинскую санитарную безопасность. 17

Способ конструирования педосферы – фрезерное рыхление почвы в слое 20 -50 см Серия машин: ПМС-70, ПМС-100, ФС-1, 3. Масштабные производственные эксперименты. Россия. 1970 -е годы. Прибавка урожайности в результате однократной обработки ежегодно 20 -40%. Мелиоративный цикл 40 лет. 18

Почва в стандартной агротехнике Плотные с сизым налетом – верхушки столбчатого иллювиального горизонта почвы 15 -20 см. Глубже 20 -25 см корневая система не распространяется. Почва через 36 лет после фрезерного рыхления слоя 20 -45 см однородна по плотности, окраске, структурна, хорошо развивается корневая система. Глубина 30 см Глубина 35 см Глубина 40 -45 см 19

Экономические показатели, 1976 -2006, озимая пшеница, Ремонтное, ООО Мир (Колхоз имени XVII Партконференции) Показатель Вспашка 20 -22 см ПТН-40, 40 -45 см 4, 14 Урожайность, т/га ФС-1, 3, 40 -45 см 5, 12 6, 58 Прибавка урожайности, т/га 0, 98 2, 44 Прибавка урожайности, % 23, 7 58, 9 Цена, руб/т 4 700, 00 Приведенные затраты агромелиорации в текущих ценах, руб/га 0 9 000, 00 Срок действия агромелиорации, лет 0 10 30 Приведенные затраты амортизации, руб/га 0 900 533, 33 15 900, 00 19 750, 00 19 883, 33 22, 4 22, 9 57, 1 Затраты всего, руб/га Рентабельность, % Себестоимость, руб/т 16 000, 00 3 840, 58 3 857, 42 3 021, 78 Patent Cooperation Treaty, 2005 20

Роторный фрезерный рыхлитель подгумусного слоя почвы ПМС-280 Заводские испытания, 2008 год Патент РФ № 2273120 С 2. PCT. Rotating cultivator for underhumus soil layer. Geneva. Switzerland. PCT RU/2005/000195. Priority date: 2004111564 16. 04. Сохранено хорошо показавшее себя техническое решение – горизонтальный ротор с фрезами. Принципиально новый привод без пассивного сопротивления перемещению плуга в почве. Производительность труда выше в 2 раза, чем у прошлых разработок. 21

Устаревшая парадигма ирригации – причина утраты пресной воды на Земле. Вода неравномерно растекается по поверхности и внутри почвы – потеря 80 -95% поданной воды и питательных веществ, разрушение почвы. Расход воды: Израиль – 7360 м 3/га в год В мире – до 50 000 м 3/га в год 22

Трансцендентальная импульсная внутрипочвенная континуально-дискретная парадигма ирригации превышает достигнутый мировой уровень. Воду впрыскивают в цилиндр первичного увлажнения. Относительно сухая почва – устойчивый механический каркас. Нет переувлажнения и уплотнения почвы. Стабильные геохимические барьеры. Растения питаются качественным концентрированным почвенным раствором. Расход воды на ирригацию меньше в 5 -20 раз Экономия энергии и ресурсов – 10 -30 раз. Не нужен дорогостоящий дренаж. Не нужно копать, потом чистить каналы. Новая индустриализация, механотроника, робототехника 23

Биологическая безопасность и качество жизни Отходы (включая нативные и переработанные: осадок сточных вод, иловые отложения), продукты пиролиза и газификации – надо размещать внутри дисперсной почвы: разрываются цепи распространения инфекций (чума свиней, сибирская язва) и опасных веществ; переработка продукта – сапрофиты; питание растений. Безотходная технология: замкнутый усиленный биогеохимический цикл; фотосинтез – кислород, ионизация воздуха; демпфирование парникового эффекта; наращивание ресурсов; многократное увеличение производства сырья, продовольствия; улучшение биосферы, атмосферы, магнитосферы, климата. Субстанции для возврата в биосферу (ГОСТ Р 17. 4. 3. 07 -2001): донные отложения реки Темерник; иловый осадок очистных сооружений Водоканала Ростова-на-Дону. 24

Иловый осадок очистных сооружений Водоканала Ростова-на-Дону (2011). нитраты 13, 5 мг/кг – незначительное количество; азот 5, 98% – высокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления; фосфор 0, 4% – высокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления; калий 0, 81% – высокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления; органическое вещество 24, 1% – высокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления; остаточные пестициды 0, 001 мг/кг) – малое содержание, безопасное для внесения в почву. Тяжелые металлы в пределах норм ГОСТ Р 17. 4. 3. 07 -2001. цинк 376 мг/кг, в чистых почвах Ростовской области кларк до 150 мг/кг. кобальт 107 мг/кг, высокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления. Количество кобальта до 11, 6 мг на 1 кг сухой массы растений. хром 146 мг/кг, невысокое содержание, безопасное для внесения в почву методом разбавления, а также для создания техноземов непосредственно из осадка очистных сооружений Ростова-на-Дону. 25

Протоколы испытаний донных отложений реки Темерник, 2016: январь (образец 001) яйца аскарид 20 экз/кг, яйца токсокар 140 экз/кг, норма; Цисты патогенный кишечных простейших, не обнаружены; февраль (образцы 002, 003), апрель (образец 006), июль (образец 683) Яйца гельминтов и личинки гельминтов, не обнаружены Цисты патогенный кишечных простейших, не обнаружены Содержание тяжелых металлов (образцы 841 -843) ниже норм ГОСТ Р 17. 4. 3. 07 -2001 для осадков сточных вод. Содержание тяжелых металлов в несколько раз выше норматива для почв (ФЗ РФ № 52 -ФЗ от 30 марта 1999 г. Но это – не ограничение: При внесении внутрь почвы тяжелые металлы будут исключены из эолового и гидрологического переноса, не будут воздействовать на молодые растения. При внесении внутрь почвы тяжелые металлы будут разбавлены ниже уровня ПДК, причем за счет разбавления при относительно низкой влажности почвы будет усилен геохимический барьер «почва – корневая система» . 26

Внесении отходов внутрь почвы в 3 раза эффективнее, чем в поверхностный слой почвы Безопасная утилизация до 500 т/га Синтез вещества внутри почвы Любые минеральные, биологические, пищевые и промышленные отходы, удобрительные смеси – полезные для растений и почвы вещества После синтеза новой почвы – внутрипочвенная импульсная фертигация Увеличение биологической продуктивности биосферы Возобновление ресурсов 27

Лесокультура в степи Возраст деградации 45 лет. Несовместимые с жизнью лесорастительные условия. Прекратить сброс в водоприемники стоков с повышенным содержанием элементов питания. Возврат: стоки безопасно размещаем внутри почвы; синтезируем вещество; получаем биологическую продукцию; увеличиваем количество и качество многолетних насаждений. 28

Очистка сточных вод: твёрдая биогенная фракция – пиролиз с газификацией, продукт пиролиза после охлаждения – очистка газа; жидкая фракция – охлаждении продукта (одновременно обеззараживание); твердая минеральная фракция – охлаждение продукта (одновременно обеззараживание), очистка газа. Тёплый сезон: газ – потребителю; жидкая фракция, продукт пиролиза, твердая минеральная фракция – внутрь почвы. Холодный сезон: газ – потребителю; жидкая фракция – дополнительная очистка (фильтры – на пиролиз), сброс; продукт пиролиза, твердая минеральная фракция – складирование до тёплого сезона, затем в почву – по алгоритму тёплого сезона. 29

Приоритет реализации всех аспектов биогеосистемотехники – роботизация. Но только на основе верного понимания процессов. Водная система ниже ТК «Мега» Загрязнение, эвтрофикация, заиление. Возможность очистки: в настоящее время – только земснаряды – уничтожение водной экосистемы, нарушение наземной экосистемы. Надо (Даниил Середин): обеспечение в каскаде сезонной динамики уровня прудов для создания условий нереста; отделение и извлечение избыточной биогеонной фракции методом щадящей турбулизации. Реализация – только роботизация. 30

Биогеосистемотехника имеет приоритет мирового уровня, обеспечивает развитие наукоемкой промышленности, сельского хозяйства, охрану окружающей среды, экспортную ориентацию отечественного технологического развития. Долговременное технологическое развитие мира на принципах биогеосистемотехники обеспечит высокое качество жизни, развитое устойчивое гражданское общество. Биогеосистемотехника – возможность для РФ позитивно влиять на долгосрочные процессы гармоничного бескризисного развития мира в высококачественной устойчивой биосфере на технологической платформе ноосферы. Перспектива для молодежи – современная наукоемкая деятельность. 31

Имплементация биогеосистемотехники в РО, РФ и мире 1. Биогеосистемотехника – национальный инфраструктурный инновационный проект мирового приоритета; обеспечивает мультипликативный эффект развития наукоемкой промышленности, сельского хозяйства, сохранение и охрану окружающей среды, экспортную ориентацию отечественного наукоемкого технологического развития, привлекательный международный имидж РФ, высокое качество жизни. 2. Инициатива РО о проведении слушаний на отечественном и мировом уровне для рассмотрения путей внедрения биогеосистемотехники. 3. Создание рабочей группы для определения организационной формы и механизма имплементации биогеосистемотехники как принципиально новой технологической платформы экосферы. 32

Дорожная карта биогеосистемотехники 1. Создание образцов техники для фрезерной обработки почвы и дисперсного внесения в обрабатываемый слой удобрительных веществ и отходов. 2. Создание прототипов техники для внутрипочвенного импульсного полива с одновременным внесением удобрительных веществ и отходов. 3. Создание сетевой структуры крупных, средних и малых предприятий для реализации биогеосистемотехники в производственных и рекреационных целях, в том числе, машинно-технологических станций плодородия почв (МТСПП). 4. Создание предприятий для проектирования и производства роботизированных экспортно-ориентированных технических средств биогеосистемотехники. 5. Обучение персонала сетевой структуры для производства технических средств и реализации биогеосистемотехники. 6. Правовые и программные механизмы обеспечения применения в РО и РФ биогеосистемотехники. 7. Разработка предложений о коренной модернизации промышленности, включая машиностроение, в фокусе биогеосистемотехники. 8. Продвижение биогеосистемотехники на мировом уровне. 33

Спасибо за внимание 34