Сокращение выбросов парниковых газов в молочном животноводстве возможно благодаря комбинированию непрерывного почвенного покрова с анаэробным сбраживанием навоза и биомассы. Однако исследователи предупреждают о необходимости тщательного управления, чтобы избежать непредвиденных экологических последствий.
Исследование, проведенное под руководством Университета штата Пенсильвания, показало, что использование анаэробного сбраживания для переработки молочного навоза и травянистой биомассы в биогаз может снизить углеродный след производства молока более чем на 20% по сравнению с традиционными методами ведения молочного хозяйства.
Работа, опубликованная в журнале «Environmental Science and Technology», оценивала подход «Grass2Gas» на смоделированной крупной молочной ферме в Пенсильвании. Он предполагает круглогодичное покрытие почвы растительностью в сочетании с анаэробным сбраживанием – микробиологическим процессом, который преобразует органические вещества в горючий биогаз, состоящий преимущественно из метана.
Тем не менее, исследование выявило ряд сложных компромиссов. Хотя непрерывный покров снижает сток питательных веществ, выращивание дополнительной растительности для анаэробного сбраживания в большинстве сценариев увеличивало потребность в импорте кормов извне фермы. Это компенсировало многие преимущества для качества воды с точки зрения жизненного цикла.
«Наше исследование подчеркивает сложности интеграции анаэробного сбраживания в фермерские системы, включая влияние на биогеохимию почвы и баланс питательных веществ», – отметила Кристин Костелло, старший автор исследования и доцент кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии в Университете штата Пенсильвания.
Ученые также обнаружили, что сокращение размера стада для соответствия доступным кормам приводило к незначительным потерям молока, сравнимым с типичными уровнями потерь в цепочке поставок молочной продукции.
Процесс переработки меняет химический состав навоза, особенно способ хранения и высвобождения азота. Это означает, что дигестат – богатый питательными веществами побочный продукт, остающийся после анаэробного сбраживания, – ведет себя по-разному в почве и воздухе по сравнению с необработанным навозом, значительно влияя на выбросы аммиака, закиси азота и нитратов.
«Специалисты по сельскому хозяйству и окружающей среде, инженеры и политики должны рассматривать производство сельскохозяйственных культур и животноводства, а также энергетические технологии как единую взаимосвязанную систему», – подчеркнула Костелло. – «Когда мы добавляем на ферму технологию производства энергии, мы действительно должны подумать о том, как будут обрабатываться остаточные материалы».
Исследование было поддержано Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.
