Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
в США показало, что он уменьшился с 3,7 в 1945 г. до 2,8 в 1970 г. Важно
отметить, что удвоение урожая было достигнуто за счет увеличения втрое
энергозатрат, в основном вследствие более широкого применения удобрений.
В Великобритании кукурузу выращивают в основном на корма, т. е. растения
используются целиком, и поэтому энергетический коэффициент варьирует от 5
до 9. Если бы удалось уменьшить потребление широко используемых азотных
удобрений (а на их долю приходится часто до 50% энергозатрат) без
уменьшения урожая, например путем биологической фиксации азота,
использования навоза или ила из биореакторов, то мы бы сэкономили много
энергии. Хотя в прошлом практика широкого применения азотных удобрений и
критиковалась, следует отметить, что на каждый джоуль энергии,
затраченный на азотные удобрения для растений, приходится 4-6 Дж
запасенной ими энергии. Фотосинтез выступает в роли катализатора,
обеспечивающего "прирост" энергии, но растения не могут эффективно
развиваться в отсутствие оптимального количества азота (как и других
элементов: фосфора, калия и микроэлементов) .
Во многих отраслях сельского хозяйства значительная часть образовавшейся
биомассы остается после уборки в почве или на ее поверхности. Проблема
интегрированной системы топливо/пища заключается в том, что, поскольку
использоваться могут все части растений, все их можно и убирать, но такая
практика недопустима. Вынос минеральных питательных веществ при рубке
леса можно компенсировать внесением неорганических удобрений, но в
тропиках, где почвы обычно более "слабые", эта мера часто оказывается
недостаточной, так как главным фактором устойчивости почвы являются ее
органические компоненты. Они служат источником питательных веществ для
различных микроорганизмов, осуществляющих процессы минерализации и
.фиксации атмосферного азота, а также ответственны за улучшение
комковатой структуры почв и их способность удерживать воду. В целом :из
экосистем, не получающих под-
Энергия и биотехнология
53
крепления извне, можно изымать не более 10-20% ежегодного прироста сухого
вещества, однако и это относится лишь к случаям, когда большую часть года
существует сомкнутый листовой полог. Если почва оголена, то скорость
потери органического вещества возрастает. Когда целью сельского и лесного
хозяйства является производство и топлива, и пищи, следует совместно
выращивать деревья и полевые культуры таким образом, чтобы в системе
происходило достаточное накопление или возврат органического вещества.
2.4.2. Древесина как сырье для производства биотоплива
Как сырье для производства биотоплива древесина обладает рядом
достоинств: выход продукции в пересчете на гектар очень высок; из
древесины мы получаем значительно больше биомассы, чем из любого другого
источника; разведение лесов требует гораздо меньших вложений, чем
выращивание других культур. К числу недостатков нужно отнести
длительность роста до зрелости, а также тот факт, что главный компонент
древесины, лигноцеллюлоза, очень сложна для переработки. В ближайшем
будущем наиболее удобным и доступным источником сырья будут отходы
деревообрабатывающей промышленности, но впоследствии все возрастающее
значение будет приобретать "выращивание топлива". Поскольку основные
затраты связаны с очисткой земли и посадкой, особое внимание уделяется
сегодня выращиванию твердодревесинного быстрорастущего порослевого леса.
Здесь дело, вероятно, можно организовать так, чтобы получать продукцию
каждые пять лет. Подсчитано, что лесоводческая "энергоферма" может
ежегодно давать около 10-30 т биомассы с гектара.
С начала 50-х годов нашего века в Аргентине и Бразилии на таких
энергофермах на относительно большой площади (8000 га) выращивали
эвкалипт и производили древесный уголь для выплавки стали. В других
странах (например, в Южной Америке и Австралии) производят древесную
массу, используемую для получения ацетатцеллюлозного волокна. В больших
масштабах таким путем производят сырье для выработки бумаги и
лесоматериалов. В зонах умеренного климата пробуют выращивать Salix и
Populus, а в тропиках - Leucaena и Casuarina, но больше всего продукции
(в тех местах, где их можно выращивать) дают Eucalyptus.
Eucalyptus - это род вечнозеленых растений, в состав которого входит
более 450 видов, разновидностей и гибридных форм. Большинство их
происходит из Австралии, где на их долю приходится до 95% древесины леса.
Они растут там и в сухих, и в заболоченных местах, на почвах самых разных
типов. Сегодня
54
Глава 2
они встречаются уже почти по всему земному шару, кроме регионов, где
бывают морозы или же нерегулярно выпадают дожди. При благоприятных
условиях они растут быстрее, чем породы с мягкой древесиной (например,
Pinus radiata). Спустя 10 лет после посадки годовой прирост древесины
составляет 10 т на гектар. Такие приросты получают лишь в посадках Pinus
radiata двадцатипятилетнего возраста.
Наилучший результат был получен в хозяйстве Aracruz pulp and fuelwood,
