Кактус Нопал - "зеленое золото", или энергетический прорыв в будущее

25 Июнь 2020, 08:00

Пейзаж как на одной из открыток мексиканской пустыни: с сильным солнцем почти прямо над головой зеленое поле кактусов покрывает пыльную среду Камамбаро, фермерского сообщества в штате Мичоакан. Нопал, или опунция – так называется этот тип растения с овальными листьями, который известен по всей стране. Найти его можно по всему мезоамериканскому региону, и он настолько символичен, что занимает главное место на национальном флаге Мексики. Его регулярно употребляют в виде салата или в виде здоровых коктейлей, или в виде менее полезных лепешек и чипсов начо. Обычно несъедобные отходы выбрасывают, но в этом городе, после того, как кактус отдал все, что было в пищу, люди увидели потенциал превращения этих отходов в новый источник топлива. В 2009 году местный бизнесмен Рохелио Соса Лопес уже преуспел в производстве кукурузных лепешек и в партнерстве с Мигелем Анхелем Аке основал компанию Nopalimex, которая выращивает кактусы в качестве более дешевой альтернативы кукурузе. Они обнаружили, что зерновые культуры нопала производят от 300 до 400 тонн биомассы на гектар в менее плодородных землях и до 800-1000 тонн в более богатых почвах. Nopal также требует минимального потребления воды, и его отходы, если их правильно обработать, можно превратить в биотопливо.

Мы сеем нопал по трем причинам. Первый - социальный - он создает рабочие места и предотвращает эмиграцию. Во-вторых, с экономической точки зрения это снижает стоимость промышленной переработки продуктов на основе нопала. И, наконец, самое главное, экологическая причина Аке

Надежда состоит в том, что биотопливо из нопала может стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу в регионе. Аке начал исследовать биотопливо более 40 лет назад, но он начал экспериментировать с кактусами в 2007 году. Теперь его компания производит достаточно топлива для зданий, которые устойчиво обрабатывают все части растения-нопала. Но он планирует пойти дальше. Он уже подписал договор с местным правительством Ситакуаро, штат Мичоакан, по предоставлению обслуживания официальных транспортных средств, от полицейских машин до машин скорой помощи, с использованием топлива на основе кактуса.

Учитывая количество нопала в Мексике и производительность более 100 тонн газа на акр, мы считаем, что это может в конечном итоге заменить традиционное использование газа и топлива из невозобновляемых источников

Процесс относительно прост. Сначала кактусы нарезают и обрабатывают, чтобы извлечь муку, из которой делают чипсы. Оставшиеся несъедобные отходы растения смешивают с коровьим навозом в биопроцессоре, резервуаре для брожения, который нагревает отработанную мякоть кактуса. Затем топливо отгоняется из оставшейся жидкости и собирается по трубам в бак. Использование сельскохозяйственных отходов, вероятно, будет играть все более важную роль в производстве топлива, говорит Тереза Доменек Апариси, исследователь и лектор в области промышленной экологии и круговой экономики для Института устойчивых ресурсов UCL. «Мы должны увеличить биотопливо, не увеличивая потребление воды», - говорит она. «Будущее должно смотреть особенно на сельскохозяйственные и промышленные отходы». Этот метод производства топлива на основе кактусов является очень хорошим примером, говорит она, потому что любой вид сельскохозяйственной продукции часто производит огромное количество отходов после сбора урожая. Когда дело доходит до кактусов нопал, они очень полезны для производства топлива, потому что они являются высоким источником сахара, который действительно важен для производства биотоплива - Хуан Франциско Перес Одна из привлекательных сторон этого процесса заключается в том, что он обходит главную ловушку в обычном производстве биотоплива. Такие культуры, как кукуруза, сахарный тростник, соевое и пальмовое масло, которые составляют 97% биотоплива во всем мире, часто выращиваются в крупных монокультурах. Это занимает землю, которая в противном случае могла бы использоваться для производства продуктов питания, разрушает места обитания и ведет к менее сбалансированным экосистемам. Это также приводит к интенсивному давлению на водные ресурсы и связано с засухой. Привлекательность системы кактусов Аке заключается в том, что она использует отходы другой отрасли, а не выращивает урожай специально для топлива. «У вас есть продукт, а также побочный продукт, который может быть источником энергии», - говорит Доменек Апариси.

В обе стороны

Переход к биотопливу кактусов является частью попытки отойти от идеи «отходов» как чего-то бесполезного, от которого вы должны избавиться. «В настоящее время у нас очень линейная система, поэтому вы извлекаете продукты из природы, трансформируете их, и за очень короткий промежуток времени, иногда немного дольше, они превращаются в отходы», - говорит Доменек Апариси. «В циклической экономике вы пытаетесь поддерживать ресурсы, материалы и продукты в системе как можно дольше, а затем у вас есть отходы, чтобы регенерировать эти ресурсы и восстанавливать их для системы». Другим хорошим примером того, как биотопливо может работать в условиях круговой экономики, является кофе. Ежегодно в Великобритании выбрасывается около 500 000 тонн кофейной гущи. В Шотландии два предпринимателя используют оставшуюся кофейную гущу для извлечения масла в качестве устойчивой альтернативы пальмовому маслу. В другом месте в Великобритании компания по производству экологически чистых технологий Bio-bean собирает отходы кофе и превращает их в топливо. С 2017 года исследователи из Университета Ковентри изучают, как различные инновационные подходы к кофе могут помочь нам продвинуться к устойчивому обществу. В одном из проектов они обнаружили, что с точки зрения круговой экономики молотая обжаренная кофейная гуща может быть повторно использована в качестве основы для некоторых компостов и является хорошей основой для выращивания грибов. Тем не менее, их результаты также показали, что в отрасли все еще остается мало отходов. Если биотопливная индустрия станет действительно круглой, все еще существуют значительные препятствия.

Одной из проблем является инфраструктура для сбора и последующего извлечения энергии из биомассыДоменек Апариси

Это включает как на индивидуальном уровне, так и на уровне промышленных отходов. «Увеличение масштабов не происходит, потому что во многих местах люди не заботятся об отходах. Так как же вы на самом деле определяете структуру и управление вокруг этого, чтобы это произошло? »

Зеленое золото

Вернувшись в Мексику, Хуан Франциско Перес более десяти лет изучал способы производства биотоплива из различных растений. Сейчас он руководит проектами в национальном исследовательском центре Cinvestav, изучая различные виды пищевых отходов для производства энергии.

Когда дело доходит до кактусов нопал, они очень полезны для производства топлива, потому что они являются высоким источником сахара, который действительно важен для производства биотоплива и биометанового газа. Это также очень удобно, потому что в Мексике у нас много земель, которые являются засушливыми полупустынями, поэтому невозможно выращивать другие виды сельскохозяйственных культур. Нопал использует очень мало воды Перес

Многочисленные свойства Nopal побудили Ake описать этот тип кактуса как «зеленое золото». Пока что Nopalimex работает на энергии, которую они производят из биогаза.

Мы уже производим от семи до восьми тонн тортильи с использованием энергии, получаемой из нопала, каждый день, но исследователи и фермеры все еще разрабатывают различные варианты использования этого кактуса, например, в качестве альтернативы пластиковой упаковке, тканям и смоламАке

И все же они не останавливаются там. Аке говорит, что исследователи изучают возможность использования отходов авокадо в штате Мичоакан и Саргассо в качестве потенциальных источников биотоплива. Хотя все они разделяют оптимизм в отношении того, что биотопливо может сыграть роль в замене ископаемого топлива, Доменек Апариси считает, что ожидания должны быть более реалистичными.

Они не заменят их полностью, у нас будут возобновляемые технологии, и биомассы будут иметь процент в этих технологиях для замены ископаемого топлива. Мы уже находимся в процессе перехода к низкоуглеродной экономике, но биотопливо не будет единственным решением. Это должно быть объединено с другими формами производства энергии из возобновляемых ресурсов. Это особенно важно, потому что биотопливо на основе отходов является одним из наиболее устойчивых видов топлива. Данай Каррильо - исследователь биотоплива в Технологическом институте Монтеррея в Мексике

Чтобы биотопливо было устойчивым, очень важно дать ему хотя бы первое использование для потребления человеком, вместо выращивания органических материалов только для производства топлива, что только увеличит потребление воды и использование земли. Поэтому мы не должны удивляться, обнаружив, что все больше и больше отходов приобретают вторую жизнь в качестве источника топлива, будь то обрезки кактусов или кофейная гуща. Фактически, если мы собираемся сделать биотопливо основной частью энергетического баланса, нам это нужноДанай Каррильо

С помощью таких стратегий, по оценкам Карилло, уже через десять лет биотопливо из органических отходов может заменить практически невозобновляемую энергию в Мексике.