Оптимальные методы, позволяющие снизить углеродный след промышленных предприятий, представили в совместном аналитическом исследовании ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ «МИСИС») и Российского технологического университета МИРЭА, 15 ноября сообщает пресс-служба НИТУ «МИСИС».

В аналитической работе «Использование биологических рабочих веществ для уменьшения углеродного следа» (Biological working agents use to reduce the carbon footprint), опубликованной в научном журнале Sustainable Development of Mountain Territories (Q2), ученые исследовали соответствующий опыт российских и зарубежных компаний.

В настоящее время существуют несколько подходов к устранению парниковых газов из атмосферы, каждый из которых рассчитан на решение конкретных проблем — от очистки почвы и сточных вод до улавливания углерода из воздуха. Поэтому промышленные предприятия могут выбирать в зависимости от типа загрязнения наиболее эффективную для них стратегию. Так, например, использование соответствующих микроорганизмов позволит в 2 раза снизить вредные выбросы метана в атмосферу.

По последним данным, углекислый газ (CO₂) составляет 76% от общего объема всех парниковых газов. Доля метана — 16%, оксида азота — 6% и фторированных газов — 2%. Добиться снижения вредного воздействия на атмосферу метана в 10 раз можно его сжиганием, например, в ТЭЦ для выработки тепловой и электрической энергии. После чего для достижения нулевого выброса полученный углекислый газ нужно переработать в полезный продукт.

На территориях отработанных промышленных карьеров одним из основных методов снижения количества CO₂ в воздухе является восстановление растительности — быстрорастущие кустарники (облепиха и ракита) и деревья мелколиственных пород (например, осина и береза) будут эффективно перерабатывать углерод из земли и воздуха.

В этом случае посадки за счет углекислого газа в атмосфере дают в год накопление до 4 тонн биомассы на гектар. Также они позволят снизить углеродный след в случае самовозгорания отработанных породных отвалов.

Разработка торфяных месторождений требует для сохранения углеродного баланса проводить рекультивацию выработанных пространств, так как при заболачивании углекислый газ задерживается в донных отложениях, а почвенная микрофлора болот расщепляет метан и оксид азота.

Для горнодобывающих предприятий наиболее перспективной методикой снижения углеродного следа исследователи называют технологию прямого захвата вредного газа у точки выброса.

Для этого газовоздушную смесь с повышенным содержанием CO₂ подают в фотобиореактор, где ее в ходе фотосинтеза поглощают микроводоросли Chlorella kessleri, наращивая биомассу. Ее можно затем перерабатывать в различные виды возобновляемого биотоплива, например, биодизель или биоводород. Эти микроводоросли также можно использовать для очистки сточных вод от тяжелых металлов и биоразлагаемых неорганических соединений.

Анаэробные бактерии можно помещать в специализированных прудах, фотобиореакторах и ферментерах, где они будут преобразовывать органические вещества в биогаз, который затем можно использовать для внутреннего электро- и теплоснабжения предприятия.

При углублении горных выработок возрастает газообильность шахт. Чтобы обеспечить при этом их промышленную и экологическую безопасность, исследователи предложили с помощью компрессоров закачивать в составе рабочих суспензий в подземные пласты метанокисляющие бактерии.

Использование этого метода будет устранять парниковые газы прямо в местах их накопления. Как подсчитали ученые, таким способом можно в 2 раза снизить выбросы метана в атмосферу.

Старший преподаватель кафедры безопасности и экологии горного производства НИТУ «МИСИС» Александра Куликова пояснила:

«Биотопливо, созданное на основе возобновляемых растительных источников, при внедрении в угледобывающие предприятия позволит значительно снизить использование угля, нефти и природного газа, сократив техногенный углеродный след. При производстве биотоплива используется углекислый газ, ранее поглощенный растениями во время роста, благодаря чему процесс замкнутый и экологически устойчивый».

Исследователи продемонстрировали на основе математических моделей и анализа биохимических процессов, что анаэробные микроорганизмы и быстрорастущие растения имеют большой потенциал стать эффективным инструментом сокращения углеродного следа в угледобывающей промышленности. Эти технологии, снижая выбросы парниковых газов, при этом создают из CO₂ полезные продукты.