Применение элементов циркулярной экономики в аграрном секторе региона

Кухаренко А. А., Гайдук В. И., Линченко В. В. Применение элементов циркулярной экономики в аграрном секторе региона // Вестник Бурятского государственного университета. Экономика и менеджмент. 2025. № 3. С. 87-97.

Мировой сельскохозяйственный сектор находится на переломном этапе, балансируя между поддержанием продовольственной безопасности и смягчением последствий эксплуатации окружающей среды.

Текущая линейная модель экономики исчерпала свой потенциал, поскольку при ее реализации основной целью хозяйствующих субъектов является получение максимальной прибыли даже в ущерб природе и окружающей среде. В то же время циркулярная экономика преследует цель экологического равновесия, в результате которого достигается долгосрочное природопользование и эффективный цикл использования товаров и услуг. Таким образом, вышеуказанная отрасль экономических знаний включает в себя в том числе и экологический аспект, направлена на устойчивое развитие общества.

Рис. 1. Основные направления концепции циркулярной экономики

Современный этап развития циркулярной экономики характеризуется уже активным внедрением ее элементов в практическую деятельность народного хозяйства, что нашло отражение в ряде зарубежных и отечественных нормативноправовых актов.

Авторы выделяют основные государственные механизмы поддержки циркулярной экономики, которые отражены на рисунке 2.

Экономические стимулы

Субсидии и налоговые льготы

Компенсация 30% затрат на приобретение оборудования для переработки отходов по госпрограмме «Зеленая энергетика»

Грантовая поддержка:

программа «Агростартап» — до 8 млн р.; прогр. «Агропрогресс» — до 30 млн р. программа «Развитие овощеводства и картофелеводства» — возмещение части затрат на выращивание сельскохозяйственной продукции

Инфраструктурные и технологические механизмы

Создание экотехпарков

Кпримеру, в 2024 г. запущен кластер «Кубань-Био» (бюджет 2,7 млрд р.), объединяющий: линии по производству биоугля из рисовой шелухи (мощность 10 тыс. т/год); биогазовые станции для переработки 200 тыс. т наво-за/год (выход энергии — 15 МВт-ч/сутки)

Цифровые платформы

Г

Система AgriChain анализирует потоки отходов в реальном времени, оптимизируя их распределение между хозяйствами (сокращение логистических издержек на 25%).

Рис. 2. Государственные механизмы поддержки циркулярной экономики [4, 6-12]

Несмотря на поддержку развития циркулярной экономики в нашей стране за последние 20 лет наблюдается значительный рост образования отходов производства и потребления, во всех отраслях экономики. Что касается сельского хозяйства, то объем образования отходов производства и потребления увеличился за рассматриваемый период более чем в три раза, а в обрабатывающем производстве более чем в четыре раза (рис. 3).

•IУтилизировано и обезврежено отходов производства и потребления в обрабатывающем производстве

■Образовано отходов производства и потребления в обрабатывающем производстве

■Утилизировано и обезврежено отходов производства и потребления в сельском и лесном хозяйстве

IОбразовано отходов производства и потребления в сельском и лесном хозяйстве

Рис. 3. Объем образованных, утилизированных и обезвреженных отходов в сельском и лесном хозяйстве, а также в обрабатывающем производстве, млн т [2]

Существующая структура циркулярной экономики имеет два цикла: технический и биологический. Для использования товаров повторно необходимо, чтобы производители осуществляли их проектирование с учетом применения долговечных материалов и принципа ремонтопригодности.

Бесконтрольное размещение отходов от растениеводства, животноводства и обрабатывающего производства может вызвать санитарно-эпидемиологическую опасность территорий в зоне расположения данных объектов, вызвать ухудшение экологической обстановки. Данный фактор обусловлен аэробными и анаэробными процессами при биологическом разложении органических веществ, сопровождаемом выделением в окружающую среду токсичных соединений и парниковых газов.

Повсеместно возникающие стихийные свалки таких отходов создают высокий уровень негативного воздействия на компоненты природной среды в результате загрязнения почв и грунтовых вод патогенной микрофлорой, органическими, азотосодержащими веществами и тяжелыми металлами.

Перспективными направлениями утилизации и обезвреживания отходов сельского хозяйства и животноводства является развитие российских биотехнологий аэробного и анаэробного биотермического компостирования, при использовании которых отходы органического происхождения обезвреживаются и превращаются в ценное органическое удобрение (биогумус, компост), а также получение биогаза, твердого топлива и производство строительных изделий1.

В настоящее время на территории Краснодарского края реализуется ряд проектов в рассматриваемой сфере.

Проект 1.

Компостирование растительных остатков в Славянском районе. Использовалось 10 тонн/га (стебли кукурузы, шелуха подсолнечника), добавки в виде 3 т/га навоза крупного рогатого скота (соотношение C:N 25:1), 0,5% микробных биоактиваторов (целлюлозоразлагающие бактерии). Остатки измельчаются до частиц размером 2-5 см, смешиваются с навозом и укладываются в валки высотой 1,5 м. Осуществляется их переворачивание раз в две недели для поддержания аэробных условий (кислород > 10%). Температура контролировалась ежедневно (в термофильной фазе она достигала 65°C). Влажность поддерживалась на уровне 5060% с помощью орошения дождевой водой. Длительность исследования: 90 дней. Органические удобрения проверялись на содержание питательных веществ (N-P-K) и вносились на тестовые участки.

Оказалось, что при использовании органических удобрений:

• -    уменьшилась необходимость в использования химических удобрений на 40% на тестовых участках;

• -    органическое вещество почвы увеличилось на 15% за шесть месяцев;

• -    конечное соотношение NPK: 1,8% N, 0,9% P, 1,2% K (по сравнению с исходным NPK остатков 0,5% N, 0,2% P, 0,7% K);

• -    сократились патогены на 99%;

1 Стратегия развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления на период до 2030 года (Извлечение) // Вестник ветеринарии. 2023. № 1(104). С. 12-18. Текст: непосредственный.

• -    содержание органических веществ составило 58% (по сравнению с 42% в сырых остатках) [3].

Рассмотрим полевое применение. В тестовые участки было внесено 5 тонн/га компоста, в контрольные участки внесены синтетические удобрения (NPK 20-1010 при 200 кг/га). Урожайность кукурузы составила 8,2 т/га (компост) против 7,5 т/га (синтетика). Урожайность подсолнечника — 2,9 т/га (компост) против 2,7 т/га (синтетика). Экономия затрат составляет 40% за счет сокращения расходов на удобрения.

Выводы: данное решение подходит для средних и крупных фермеров, улучшает состояние почвы и минимизирует внесение синтетических удобрений, но требует дополнительных трудозатрат. Если субсидировать покупку измельчителей, то можно снизить затраты на оплату труда до 30% [3].

Проект 2.

Биогаз из отходов животноводства в Тимашевском молочном комбинате (500 голов крупного рогатого скота). Был установлен небольшой анаэробный метантенк (емкость 50 м3) мезофильные условия (35-40°C). Кормовое сырье: 2 тонны/сутки навоза крупного рогатого скота + 0,5 тонны/сутки пищевых отходов (с местных рынков). Время хранения: 25 дней. Состав биогаза: 60% метана, 35% CO 2 , 5% следовых газов. Биогаз используется в теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) мощностью 30 кВт.

Вырабатывается 120 м3 биогаза в день, что обеспечивает 70% энергетических потребностей фермы. Выбросы CO 2 сократились на 25 тонн в год. Наблюдается экономия затрат: 10,8 руб./кВ I тч (биогаз) против 16,2 руб./кВ I тч (электричество из сети), что дает 777 600 р. экономии в год [3].

Основными принципами сохранения плодородия почвы являются соблюдение севооборота, использование высокопродуктивных семян, внесение органических и минеральных удобрений. Из представленной таблицы видно, что аграрии Российской Федерации и, в частности, Краснодарского края, вносят меньший объем органических и минеральных удобрений по сравнению с производителями сельскохозяйственной продукции из других стран.

Таблица 1

Сравнение использования органических и минеральных удобрений в зарубежных странах, Российской Федерации и в Краснодарском крае в 2022 г.

Страна, край	Внесение органических удобрений		Внесение питательных веществ, д.в. кг/га			NPK в органических удобрениях от общего внесения, %
	млн т	на 1 га пашни, т	с органическими удобрениями	с минеральными удобрениями	Всего
Венгрия*	37	7,7	92	262	354	24
Англия*	175	26	312	319	631	49
Франция*	376	22,8	274	306	580	47
Дания*	45	17,3	208	257	465	48
Росси я, среднее за 4 года	49	0,9	11	42	53	20
Краснодарский край (2022 г.)	3,8	1,6	42	110	152	28

В настоящее время послеуборочные остатки не дают качественно сеять семена особенно мелкосемянных культур. Большое количество послеуборочных остатков на поле приводит к забиванию сеялок, в результате чего получаются «рваные всходы».

Вместе с тем сухие стебли злаковых и бобовых зерновых культур, остающиеся после обмолота, имеют питательную ценность (рис. 4-5).

Рис. 4. Питательная ценность 1 тонны соломы пшеницы

Рис. 5. Питательная ценность 5-7 тонн остатков подсолнечника

При этом процесс полного разложения соломы пшеницы или остатков подсолнечника составляет 3-5 лет.

Кроме того, при неравномерном распределении соломы на поле образуются «соломенные маты», которые долго разлагаются, что вызывает депрессивное действие на культуру из-за образования токсических соединений — фенолов, в результате чего замедляется развитие корней, нарушается обмен веществ, появляются признаки хлороза. Кроме того, растительные остатки — это основной субстрат развития патогенной микрофлоры (септориоза, фузариоза, альтернаиоза).

Существует несколько вариантов переработки соломы и растительных остатков.

• 1.    Сжигание. Указанный тип переработки соломы и растительных остатков имеет свои достоинства и недостатки (табл. 2).

• 2.    Сбор и сволакивание соломы на край поля. Данный способ является наиболее трудоемким, по итогам сбора соломы она используется для собственных нужд хозяйства.

• 3.    ЗадЗаделка вчпочву.з Указанныйптипрпереработкич соломыэ и растительных татков имеет свои преимущества и недостатки (табл. 3).

Таблица 2

Достоинства и недостатки сжигания соломы и растительных остатков

Достоинства	Недостатки
Самые быстрый и малозатратный	Поскольку температура горения стерни на поверхности почвы достигает 300 °С, а на глубине до 5 см — 50 °С, то выгорает гумус
Борьба с вредителями, особенно с фузариозом	Теряется большое количество углерода — с 1 га 2 5002 900 кг и 30-40 кг азота. Данные вещества являются основным источником энергии для почвенной микробиоты
	Погибают черви, беспозвоночные животные и микроорганизмы, обитавшие в верхних слоях почвы
	Большое количество насекомых, вредителей прячется глубоко в почве, в результате чего численность злаковых тлей весной может вернуться
	Снижаются запасы воды в слое до 10 см. Ухудшаются водно-физические свойства почвы, что приводит к потере урожая

Таблица 3

Достоинства и недостатки заделки в почву соломы и растительных остатков

Достоинства	Недостатки
Использование соломы в качестве удобрения в 10-12 раз дешевле применения эквивалентного количества NPK	Кратковременное снижение урожайности культуры в первый год после запашки соломы
В соломе содержится большое количество углерода — основного источника образования гумуса
Улучшение структуры почвы: солома и растительные остатки при разложении обогащают почву органическим веществом, что способствует улучшению ее структуры, повышению влагоемкости и воздухопроницаемости	Риск заноса семян сорняков: солома и растительные остатки могут содержать семена сорняков, которые при заделке в почву могут прорасти и стать проблемой для сельскохозяйственных культур
Повышение плодородия: разлагаясь, растительные остатки выделяют питательные вещества, которые могут быть использованы растениями. Это способствует повышению плодородия почвы и улучшению роста растений

Использование соломы и растительных остатков в качестве органического удобрения имеет и экологический эффект, так, вышеуказанные послеуборочные остатки являются экологически безопасным способом улучшения почвы, поскольку не требуют использования химических удобрений.

Кроме того, использование правильной технологии использования послеуборочных остатков приведет к снижению эрозии почвы: солома, заделанная в почву, помогает предотвратить эрозию, вызванную ветром и водой, так как она создает защитный слой на поверхности земельного участка. Также заделка соломы и растительных остатков может помочь уменьшить количество сорняков, так как они создают конкуренцию для прорастания семян сорняков и могут служить мульчей, подавляя их рост.

С учетом развития механизмов циркулярной экономики и биологизированной технологии выращивания зерновых культур предлагается биологический метод переработки соломы и растительных остатков.

Циркулярное сельское хозяйство функционирует как сложная адаптивная система, что требует проведения исследований, направленных на выявление причинно-следственных связей между такими переменными, как политические меры, поведение заинтересованных сторон и эффективность материальных потоков. Будущие исследования также должны подтвердить такие бизнес-модели, как системы «продукт — услуга» (PSS), в которых фермы арендуют оборудование для переработки органических отходов, что позволяет совместить капитальное бремя с долгосрочной выгодой. Такие схемы, подкрепленные строгим системным анализом, имеют решающее значение в преобразовании линейности сельского хозяйства в устойчивость циркулярной экономики.