Екологічні проблеми птахофабрик Росії і роль біотехнології в переробці органічних відходів
Проблема надійного захисту навколишнього природного середовища від забруднення пташиним послідом, стічними водами і нехарчовими відходами птіцепереработкі, є в даний час актуальною практично для всіх птахівничих господарств Російської Федерації.Складається негативна тенденція може привести в самій найближчій перспективі до екологічної катастрофи господарств з непередбачуваними негативними наслідками для жителів населених пунктів, до загибелі флори та фауни не тільки птахівничих, а й сусідніх територій, цілком реально виникнення інфекційних та інвазійних хвороб у людей, тварин і птиці.
На жаль, величезні кількості пометной маси з цілого ряду причин, що накопичуються поблизу птахівничих господарств, стали об'єктом пильної уваги природоохоронних і наглядових органів. Практично всі птахофабрики РФ виявилися у складній екологічної ситуації, так як тривалий пташиний послід став серйозним джерелом забруднення навколишнього природного середовища, тому що для утилізації (під словом утилізація розуміється не знищення, а використання з вигодою) таких обсягів пташиного посліду птахівницькі господарства сьогодні не мають навіть самими найпростішими комплектами обладнання. У кінцевому підсумку це призвело до того, що у всіх регіонах РФ птахофабрики перетворюються на джерела забруднення навколишнього середовища, так як багаторічні накопичення посліду є причиною поширення інфекційних хвороб, відчужуються з обігу родючі орні землі, утворюються території без ознак життя фауни і флори. Цілком природно, що такий стан справ стало насторожувати природоохоронні та наглядові органи. Птахофабрикам стали пред'являти серйозні штрафні санкції за розміщення так званого небезпечного відходу.
Дослідження мікробіологічного складу пташиного посліду, що надходить з клітинних батарей в зону зберігання або переробки, показали, що в пробах посліду від 4-5-денних курчат були виділені культури Pr. vulgaris, E. coli - 5 штамів. Є. coli виявилися непатогенними для білих мишей, а у 4 виявлено адгезивний антиген F41. З посліду курчат у віці 9-11 днів, поряд з протеєм та кишковою паличкою, була виявлена інша мікрофлора з сімейства Enterobacterioceae: agglomtrans і Serratia rubiaac по 5 культур; в 19 пробах виявлені Xenorhabitus hematopilus, а в 14 - Stars lentus. Всі виділені культури для білих мишей були непатогенні.
У посліді від дорослої птиці були виділені культури кишкової палички, у 17 - виявлено адгезивний антиген F43, характерний для патогенних штамів.
На одній з птахофабрик при бактеріологічних дослідженнях пташиного посліду в 19 пробах була виявлена непатогенних кишкова паличка Xenorhabitus hemtopils, і в 1 пробі - Proteus vulgaris, а з 7 проб 118-денної птиці - в 6 випадках - по 3 від птиці 211 - і 270 - денного віку - виділені сальмонели, які при серологічної типізації віднесені до групи С2: S Bovis morbificans 08, 06, Hr, H21 H2 S. У групових пробах посліду від птахів двох птахофабрик було виділено 8 культур Enteritidis. Культури сальмонел були вірулентніші для 7-денних курячих ембріонів і для 7 піддослідних бройлерів при їх зараженні внутрішньовенно і внутрішньом'язово. Отже, з посліду курчат і курей різного віку виділяється як нормальна, непатогенні мікрофлора, так і окремі види патогенної мікрофлори, зокрема, протей, кишкова паличка (F43) і сальмонела.
За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) гній, послід і стічні води тваринницьких і птахівничих підприємств, які є основними сировинними компонентами для виробництва органічних добрив, можуть бути фактором передачі понад 100 збудників інфекційних та інвазійних хвороб, у тому числі зоонозів. До того ж, самі органічні відходи можуть служити сприятливим середовищем для розвитку та тривалої виживаності патогенної мікрофлори, містити підвищені кількості важких металів, пестицидів, медикаментозних препаратів, радіоактивних речовин, насіння бур'янів та інших забруднень.
Практика роботи багатьох птахівницьких господарств свідчить, що надходить із пташників послід в значних кількостях контамінований збудниками інфекційних хвороб, в тому числі небезпечних для людини. У 1,0 мл посліду міститься до 103 мікробних клітин, збудників колі-паратифозних інфекцій та інших патогенних бактерій, вірусів та грибів.
Характер епізоотичного процесу в умовах інтенсивного ведення птахівництва відрізняється тим, що навіть слабовірулентних та умовно-патогенна мікрофлора в результаті рециркуляції і частих пасажів здатна підвищувати вірулентні властивості і створювати серйозну епізоотичну і епідеміологічну загрозу. Інший, не менш важливою особливістю є те, що патогенна мікрофлора тривалий час здатна зберігати життєздатність, особливо в органічних відходах птахофабрик. Так, наприклад, збудники сальмонельозу і колібактеріозу зберігають життєздатність в посліді протягом 12 місяців, збудників туберкульозу - 18 місяців.
Тому при розробках високоефективних технологій з утилізації відходів птахофабрик особливе значення надається виконанню таких вимог як:
створення умов щодо виконання ветеринарно-санітарних вимог;
отримання високоякісної та екологічно безпечної побічної продукції, забезпечення надійного захисту навколишнього природного середовища від забруднення побічними продуктами переробки відходів.
Масштабне забруднення навколишнього середовища практично у всіх регіонах Росії цілком природно викликала серйозну тривогу природоохоронних органів за санітарний гараздів територій, де функціонують птахівницькі підприємства. Численні скарги населення про погіршення природного середовища, - все це не могло залишитися поза увагою наглядових органів, які стали пред'являти до птахофабрикам не тільки приписи, але й відчутні штрафні санкції за накопичення великих обсягів пташиного посліду.
Природно, що після пред'явлення попереджень, стали виникати серйозні суперечки про пташиний посліді. Що це? Відхід або цінне органічне сировину. Від остаточного висновку, куди ми його віднесемо, буде залежати подальший економічні та екологічні показники будь птахофабрики.
Умовно, в розряд відходів птахівничих господарств можна віднести пташиний послід, стічні води, нехарчові продукти забійних цехів, померлому птицю, пух та пір'я. Але перш ніж приступити до аналізу стану справ, що мають пряме відношення до відходів, спочатку слід визначитися з базовими поняттями: основна продукція; побічні продукти; відходи виробництва - використовувані і невикористовувані, поворотні і безповоротні; якість, властивості і ступінь небезпеки відходів.
Щоб дати об'єктивну оцінку в цій суперечці сторін, спочатку необхідно провести відповідні уточнення термінів і визначень: продукція, сировина, відхід і ін
1. Основна продукція - це та продукція, для отримання якої створено і здійснюється дане виробництво. У птахівництві це яйце, дієтичне м'ясо птиці, пухо-пір'яних сировину, м'ясопродукти - напівфабрикати і різні готові делікатеси. Після закінчення технологічного процесу основний продукт завжди є товарним і має стандарт і ціну.
2. Побічний продукт - додаткова продукція, що утворюється при виробництві основної продукції і не є метою даного виробництва, але придатна як сировину в іншому виробництві або для споживання в якості готової продукції. Це поняття вимагає більш глибокого аналізу, результати якого будуть нами наведено після основних термінів і визначень. Побічні продукти мають самостійне економічне значення, відрізняються від основної продукції за своїми фізико-хімічними властивостями, агрегатним станом, як правило, є товарними, мають стандарт або технічні умови і встановлену ціну. При наявності в птахівничих господарствах потрібних стандартів і технічних умов на пухо-пір'яних сировину, пташиний послід, м'ясо-кісткове борошно - то ці вид продуктів можна віднести до розряду побічних. До речі, на пташиний послід розроблені і затверджені відповідними органами Технічні умови "Кал пташиний для удобрення та приготування компостів". Якщо при оцінці його якісні показники відповідають тим, які регламентовані зазначеними технічними умовами, то пташиний послід до відходів відносити немає ніяких підстав.
3. Відходи виробництва - це залишки сировини, матеріалів, які утворилися в процесі виробництва основної продукції, що втратили свої споживчі властивості. На практиці поняття "відходи виробництва" вельми динамічно. Воно може змінюватися з впровадженням нових технологічних і технічних рішень у виробничий процес птахівничих господарств і зі зміною попиту на вироблювану продукцію. Наприклад, пташиний послід є цінним органічним сировиною при виробництві екологічно чистих і високоефективних добрив. Отримана після переробки пір'я птиці пір'яна борошно є цінною кормовою добавкою у раціонах всіх видів птиці.
У вирішенні цих актуальних проблем не тільки в промисловому птахівництві, а й інших галузях АПК країни особливе місце належить біотехнології. Але, тут слід визнати, що без допомоги вчених - біотехнологів проблема забезпечення екологічної безпеки птахофабрик Росії ніяк не вирішити.
Накопичені з біотехнології знання в даний час широко використовується в біологічних системах всіх рівнів, причому в найрізноманітніших галузях науки, промислового виробництва, медицини, але в рішенні, так званих птахівничих екологічних проблем, біотехнологія поки не зайняла перше місце. При переробці органічних відходів все ще використовують технології, що включають фізичні методи впливу на сировину, високотемпературні режими з використанням великої кількості теплової та електричної енергії.
Такі технології в певній мірі переробляючи одні органічні відходи, утворюють нові, часом більш небезпечні для навколишнього природного середовища. Наприклад, термічна сушка пташиного посліду дозволяє отримувати сухий стерильний продукт - концентроване високоефективне органічне добриво, але відпрацьовані гази, що надходять з сушильного пристрою містять газоподібні шкідливі хімічні сполуки, для нейтралізації яких потрібно включення в технологічний процес термічного допалювання цих газів, що, безумовно, втричі дорожчою використання цього способу.
Дозвольте не зупинятися на використанні біотехнології та її перспективи в такої важливої частини буквально всіх виробництв, як очищення і знезараження стічних вод. Аеротенки, метантенки, біофільти та інші вузлові агрегати, які використовуються в станціях біологічного очищення стічних вод, досить глибоко вивчені в теоретичному та практичному плані, а, наприклад, біологічна переробка таких птахівничих відходів як кров, перо птаха, численні технічні відходи птіцепереработкі, - ці види побічної продукції птахофабрик, після відповідної біологічної переробки могли б бути повністю і з великим ефектом залучені в господарський медичної промисловості, при виробництві лікарських препаратів. Потенціал їх використання в народному господарстві практично не обмежений. А результат їх використання дає відразу два ефекти - економічний і екологічний, з усіма позитивними наслідками, як для підприємств, так і навколишнього середовища. Для цього потрібно тільки більш глибоко вивчити кожен вид відходу, а мікроорганізми для його переробки завжди знайдуться. Я з упевненістю це заявляю тому, що традиційні біотехнології існують вже більше тисячі, вони апробовані багатьма поколіннями і їх успішно використовують при виробництві продуктів харчування, різних напоїв, промислових товарів, для підвищення родючості грунтів.
Враховуючи, що про проблему утилізації органічних відходів птахофабрик знають багато вчених і практики, то в наш інститут птахівництва надходять численні пропозиції та способи як переробити пташиний послід. Але коли, якщо можна так назвати, ентузіасти заявляють, що їх пропозиція дозволяє переробити гній і послід, то тільки за цією фразою можна дати вже висновок, що автор пропозиції не володіє елементарними знаннями про переробляємо сировину, як об'єкті і матеріалі, який пропонує переробити, чи то в газ, тепло, електричну енергію, корми, вирощувати каліфорнійських черв'яків або виробляти органічні добрива.
Таким раціоналізаторам - винахідникам я змушений підказати, що гній і послід це зовсім різні види відходу кожен з яких має відмінні склади фізико-хімічних характеристик. А ці характеристики зумовлюють вибір відповідних агрегатів, машин, робочих органів, з яких і комплектується та чи інша технологічна лінія. Ще додатково повинен підкреслити - навіть пташиний послід має різні фізико-механічні та хімічні показники. Вони залежать від способу утримання птиці (підлогове або клітинне), виду птиці: кури яєчного або м'ясного напрямків, індички, качки, гуси, цесарки, перерепела, страуси, вік 30 діб або 400 днів утримання. Все це необхідно враховувати при розробках біотехнологій по переробці не тільки пташиного посліду, а й інших видів птахівничих відходів.
Традиційні біотехнології склалися на підставі емпіричного досвіду багатьох поколінь людей, вони характеризуються консерватизмом і порівняно низькою ефективністю.
Але сьогодні сучасна біотехнологія включає ряд високих технологій, які базуються на останніх досягненнях екології, генетики, мікробіології, цитології, молекулярної біології. Беручи до уваги, що в сучасній біотехнології використовуються біологічні системи усіх рівнів: від молекулярно-генетичного до біогеоценотичного (біосферного); при цьому є можливість у промисловому птахівництві створити принципово нові біологічні системи, що не зустрічаються в природі. Біологічні системи, що використовуються в біотехнології, разом з небиологическими компонентами (технологічне обладнання, матеріали, системи енергопостачання, контролю та управління) їх прийнято називати робочими системами, в яких знайдуть собі місце мікробіологічний синтез, клітинна інженерія та генна інженерія. Сучасна біотехнологія у птахівництві може бути провідним науковим виконавцем напрямку проведення таких робіт як:
1. Промислове виробництво продуктів харчування, в першу чергу, білків і незамінних амінокислот.
2. Підвищення родючості грунтів, виробництво біологічно активних речовин для потреб сільського господарства.
3. Використання біологічних систем для виробництва та обробки органічних сировинних ресурсів птахівничих підприємств.
4. Використання біологічних систем для утилізації відходів різного характеру, біологічного очищення стічних вод.
5. Створення організмів із заданими властивостями.
Промислове птахівництво є хорошим випробувальним полігоном для апробації розвивається сучасного мікробіологічного синтезу, який відкрив антибіотики і способи їх виробництва за допомогою актиноміцетів і грибів. Необхідно враховувати, що в даний час мікроорганізми вже використовуються в різних високих технологіях: для виробництва антибіотиків, кормового білка, вітамінів, гормонів, ферментів, стимуляторів росту. При мікробіологічному синтезі, коли перетворення одних речовин в інші відбувається за допомогою мікроорганізмів вихідною сировиною якраз можуть бути органічні відходи птахофабрик. Які ще потребують свого глибокого вивчення і їх поки прихований потенціал нам ще не відомий. На підтвердження цих слів дозвольте згадати ситуацію, яка сталася зі мною під час захисту кандидатської дисертації в нашому інституті. Було заслухано доповідь, пройшли обговорення про доцільність переробки пташиного посліду і використанні його в якості добрива для підвищення родючості грунтів. Встає для виступу ветеран війни і каже, що "... Та, пташиний послід є цінним органічним сировиною і може бути використаний після відповідної переробки в якості добрива. Але, майте на увазі, що під час війни мене відкликали з діючої армії, щоб ми освоїли виробництво теоброміну і пурину, в яких гостро потребувала армійська медицина. Ці препарати ми готували ... з пташиного посліду ". Такий виступ підтверджує нинішній стан, що органічні відходи птахофабрик є поки що для вчених і практиків незвіданим біологічним об'єктом для досліджень.
Слід визнати, що технологічні рішення з переробки органічних відходів біологічним способами в промисловому птахівництві не мають достатньої наукової бази. Так, наприклад, використання аеробної твердофазної ферментації органічних сумішей при виробництві органічних добрив базується на методі проб і помилок.
Висновок
Більш глибоке наукове знання і розуміння дії факторів, що впливають на процеси при промислових способах біологічної переробки органічних відходів, не тільки птахофабрик, але і тваринницьких ферм, свинарських комплексів, м'ясопереробних комбінатів, для всіх поки в даний час є невживаним прихованим резервом не тільки для збільшення виробництва потрібної продукції, зниження собівартості її отримання, а й забезпечення захисту навколишнього середовища від так званих відходів, через їх відсутність з причини повної реалізації та використання в інших галузях народного господарства.В даний час, завдяки ентузіазму і наполегливій роботі групі вчених і практиків, поки вдалося розробити, перевірити і отримати нові види продукції птахофабрик тільки поки з пташиного посліду - це екологічно чисті високоефективні органічні добрива.
Для біотехнологів птахофабрики представляють, висловлюючись мовою хліборобів, незоране поле, яке чекає наукових досліджень, аналізу і розробок щодо ефективної переробки відходів.
Більш глибоке знання біологічних процесів, заснованих на законах мікробіології та їх застосування в технології утилізації птахівничих відходів, дозволить повніше і з великим ефектом використати закономірності протікання біологічних процесів біоферментація.
Без знання основ і особливостей процесу биотермической переробки органічних сумішей, процес ферментації може привести до невідомих і навіть негативних результатів. Замість цінних органічних нових видів продукції можна отримати в кращому випадку баластний матеріал, в гіршому - великі обсяги додаткового екологічно небезпечного відходу з великою кількістю патогенної мікрофлори.
У висновку слід сказати, що біотехнологам є, де застосувати свої накопичені наукові знання і практичний досвід.