Ученые предлагают использовать сточные воды птицефабрик для орошения сельхозкультур

Поскольку запасы пресной воды становятся все более ограниченными, а население планеты продолжает расти, исследователи из Обернского университета (Алабама, США) работают над поиском и использованием альтернативных водных ресурсов для орошения сельскохозяйственных культур.

«Один проверенный источник, который может удовлетворить этот спрос — это сточные воды, — говорит Брендан Хиггинс, доцент кафедры биосистемной инженерии. — Помимо обеспечения водой сельхозкультур, сточные воды богаты питательными веществами, в частности азотом и фосфором. В сочетании эти питательные вещества могут улучшить рост продовольственных культур».

Хиггинс возглавляет исследовательскую группу, которая получила четырехлетний грант в размере 500 тыс. долл. США от Национального института продовольствия и сельского хозяйства (NIFA) для изучения возможности использования сточных вод птицеводства для орошения в сельском хозяйстве с контролируемой окружающей средой.

В 2018 году птицеводы США произвели около 9 млрд цыплят, что привело к экономическому эффекту в размере 31,7 млрд долл. Перерабатывающие предприятия, занимающиеся убоем птицы и фасовкой мяса, также производят более 200 млн тонн сточных вод в год при затратах на очистку более 247 млн долл. США.

Перепрофилирование этого источника воды для использования в растениеводстве может значительно снизить затраты на очистку, увеличить производство продуктов питания и уменьшить общее воздействие на окружающую среду. Однако есть три основные проблемы, которые необходимо решить, чтобы безопасно и эффективно использовать сточные воды для производства продуктов питания.

Первая проблема, по словам ученых, заключается в том, что питательные вещества в сточных водах должны быть в соответствующей форме для стабильного производства сельскохозяйственных культур. Во-вторых, посевы, орошаемые сточными водами, должны быть свободны от патогенных микроорганизмов. И, наконец, негативное воздействие антимикробных химических веществ в сточных водах птицеводства должно быть смягчено

«Цель нашего проекта — разработать инженерные биологические процессы, которые преодолеют эти три проблемы, — говорит Хиггинс. — Успешное развитие таких процессов проложит путь для рециркуляции сточных вод обратно в безопасное и устойчивое производство продуктов питания».

Исследователи достигнут цели проекта, участвуя в четырех основных исследовательских мероприятиях:

— Разработка инновационного реактора очистки сточных вод, который использует водоросли и бактерии для очистки воды и преобразования существующих питательных веществ в формы, пригодные для использования растениями.

— Проверка способности вышеуказанного реактора, наряду с другими этапами нехимической обработки, очищать воду от патогенных микроорганизмов, чтобы ее можно было безопасно использовать для орошения сельскохозяйственных культур.

— Выращивание салата латук, модельной культуры, которая представляет собой «наихудший сценарий» с точки зрения безопасности пищевых продуктов, чтобы проверить работу системы. На этом этапе исследователи будут дозировать антимикробные химические вещества в систему обработки, чтобы определить, насколько эффективно она удаляет и смягчает их негативное влияние на производство салата.

— Разработка набора инженерных моделей, полученных на основе экспериментальных данных. Эти модели послужат основой для масштабирования процесса, чтобы он мог быть безопасно и эффективно развернут на коммерческих птицефабриках.

Подобная система очистки должна быть расположена рядом с перерабатывающим заводом.

«Воду можно перекачивать на значительное расстояние, но, конечно, вам нужно будет учитывать специфику участка, — отмечает Брендан Хиггинс. — Где спрос и предложение, и имеет ли это смысл для этого конкретного места? Одна из достопримечательностей сельского хозяйства с контролируемой окружающей средой заключается в том, что площадь объектов довольно мала, учитывая, насколько интенсивно ведется растениеводство. Вы можете производить много салата на небольшом участке земли, используя тепличную технологию. Это благоприятно для пригородных районов, где расположено много переработчиков птицы».

В то время как исследовательский проект будет сосредоточен на выращивании салата, Хиггинс видит потенциал для использования сточных вод на различных культурах.

«Непродовольственные культуры, такие как хлопок, вероятно, будут самыми легкими с точки зрения регулирования, — добавляет он. — Однако мы действительно хотели выращивать продовольствие с этой водой, потому что это серьезная исследовательская задача. Уже существует множество вариантов повторного использования отходов на непродовольственных культурах и кормах».