Скачать (280 Кб)

Превращения торфа

В. Станцо, специальный корреспондент "Химии и жизни"
Химия и Жизнь №7, 1982 г., с. 10-15

Торф - не топливо. Или, правильнее, не только топливо. Не случайно Продовольственной программой СССР на период до 1990 года предусмотрено расширить объемы работ по производству компостов с использованием торфа, а в двенадцатой пятилетке - довести добычу торфа для приготовления компостов и на подстилку не менее чем до 170 млн. тонн в год.

Торфом богаты многие регионы нашей страны - Западная Сибирь в первую очередь. А из союзных республик - Белорусская ССР. В Белоруссии работает и единственный в стране академический Институт торфа, занимающийся проблемами комплексного использования самого молодого горючего ископаемого. О них - заметки нашего корреспондента.

Препарат был солнечно-оранжев и чуть светился, опалесцируя, сквозь полупрозрачный пластиковый флакон. А запах! В нем смешались ароматы розы и рома, хвои и чего-то притягательно сладкого - немыслимо привлекательный, ни на что не похожий аромат.

В полупрозрачном флаконе был, извините за прозаизм, шампунь. Вот только отдушку химики подобрали позаковыристее, да еще ввели в рецептуру биологически активный экстракт. Экстракт этот - один из продуктов комплексной переработки торфа. Вот почему необычный шампунь показывали мне не где-нибудь, а в одной из лабораторий Института торфа Академии наук Белорусской ССР.

А вот фабричную марку торфяного шампуня я пока не назову. Потому что выпускается он сейчас лишь опытными партиями, а спрос на него, как нетрудно догадаться, мог бы быть явно больше предложения. Это, полагаю, дело временное. Вообще же из биологически активных веществ, выделяемых при комплексной переработке торфа, уже получено несколько медицинских препаратов для терапии, дерматологии, офтальмологии, даже онкологии... Сложная органика получается из еще более сложной, а сырье - оно под ногами.

ПОЗИЦИЯ

Институт торфа Академии наук Белорусской ССР - единственный в стране академический институт, занимающийся только торфом или, правильнее, в основном торфом. Там создана комплексная, практически безотходная технология переработки этого горючего ископаемого.

Почему именно в Белоруссии? Да потому, очевидно, что торфяники занимают в республике почти 12% территории - более 2,5 млн. га, причем 90% запасов сконцентрировано в месторождениях площадью больше 100 га. Издавна здесь добывают торф, издавна используют - как горючее и как удобрение.

Но вот что характерно. Откройте любую книгу, выпущенную исследователями из Института торфа в последнее десятилетие, и вы обязательно встретите утверждения такого рода (цитирую разных авторов):

...пока, к сожалению, эффективность использования торфа невысока;

...торф в естественном состоянии следует относить к почвам, обладающим высоким потенциальным, но низким эффективным плодородием;

...к сожалению, имеют место случаи использования торфа, иногда в значительных количествах, как удобрения в чистом виде;

...становится очевидной необходимость прекращения в ближайшем будущем его использования на топливо.

Во всех этих высказываниях - констатация фактов и отрицание: то-то нехорошо, того-то не следует делать. Но, как заметил по другому поводу народный артист СССР С. В. Образцов, утверждения, основанные лишь на отрицании, не очень-то убеждают (не будем играть куклами то, что люди сыграли бы лучше)... Поэтому как суммирующее, как кредо ученых Института торфа приведу еще одно высказывание - академика АН БССР И. И. Лиштвана, возглавляющего институт:

"Естественные ресурсы торфа требуют комплексного подхода при организации новых производств на базе торфяных месторождений. Использование торфа не может быть единообразным, а должно определяться условиями залегания массива, его природными особенностями, составом и свойствами сырья. Рациональное использование торфяных ресурсов, получение из торфа новых продуктов и материалов на основе малотоннажных производств, сокращение его применения в топливно-энергетических целях, бережное отношение к расходованию в сельском хозяйстве позволит значительно продлить срок службы этого уникального сырья на благо человека".

ТОПЛИВО ИЛИ НЕ ТОПЛИВО!

Ответ на этот вопрос применительно к торфу разумнее всего дать уклончиво сказочный: смотря где и смотря когда...

По определению, торф - горючее полезное ископаемое, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений. Да еще в особо оговоренных условиях: избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха...

Горючее? Безусловно. Многим памятно жаркое лето 1972 года, когда горели торфяники. В прошлом году в центральной части России весна и лето тоже были сухими, жаркими, но почти повсеместно беды удалось избежать.

Полезное? Да, конечно, полезное, иначе не было бы смысла писать эти заметки.

Ископаемое? Отчасти. Процесс торфообразования продолжается и сейчас: слой торфа за год нарастает примерно на миллиметр.

Горючее полезное ископаемое. Всё так и всё с оговорками. Тепла, которое прежде всего требуется от горючего полезного ископаемого, торф дает значительно меньше (на килограмм, тонну или любую другую единицу массы), чем канско-ачинский бурый уголь. Да и как может быть иначе, если главных теплотворных элементов тот же бурый уголь содержит больше, чем торф? Зато бесполезными для энергетики кислородом и азотом торф - куда богаче.

Было время - трудное время первых лет нашей страны, - когда торф был очень важен именно как топливо. Сейчас не то... Время не то, запросы и потребности не те. В наши дни энергетическая ценность торфа весьма незначительна. В основном его используют как органическое удобрение.

Правда, чтобы получить заметный эффект, приходится вывозить его на поля тоннами. В той же Белоруссии сейчас ежегодно вывозят около 30 млн. т торфа-удобрения, жгут - впятеро меньше.

Однако ученых не устраивает и эта ситуация.

ХОРОШЕЕ УДОБРЕНИЕ?

Ни от человека, ни от вещества не следует требовать большего, чем они могут дать.

Законы сохранения энергии и материи не позволяют себя обойти. Из куска самой-самой золотоносной породы не извлечешь двух килограммов золота, если сам этот кусок весит лишь полтора. Так и с торфом. Он способен отдать лишь то, чем сам богат, но чем он богат?

Калий, фосфор, азот - три главных агрохимических элемента. Калия в торфе мало (0,04-0,12%), фосфора тоже (0,04- 0,3%). С азотом вроде дело получше обстоит: от 1,5 до 2,5%. Часть его усваивается растениями, но только часть, притом меньшая. В лучшем случае четверть (26,3%) заключенного в торфе азота находится в аммиачной, нитратной и других легкоусвояемых формах, а остальное - в белковой и гуминовой, практически недоступных для питания растений. Выходит, что и азотом торф беден?

Так что же дает полю торф? Как ни странно, довольно многое: насыщает органикой бедные песчаные и суглинистые почвы Нечерноземья, улучшает их структуру. Прибавки урожая от внесения торфа большими дозами статистически достоверны, особенно если в помощь торфу отряжали навоз и минеральные туки.

Тем не менее специалисты Института торфа, проанализировав связь между свойствами торфа и эффективностью его как удобрения, пришли к неутешительным выводам:

"Многие предложенные способы использования торфа в сельском хозяйстве устарели или же не имеют достаточного научного обоснования и необходимой увязки с сельскохозяйственным производством. Ряд рекомендаций по массовому применению торфа экономически не обоснован и не учитывает ограниченности его геологических запасов".

Что же, выходит, что торф и не удобрение? Тогда что же? Ответ на этот вопрос приведен выше, но повторим его: уникальное сырье. Можно сказать иначе: комплекс органических, и не только органических, веществ, на основе которого при комплексном же воздействии - физическом, химическом, микробиологическом - можно и нужно строить безотходное комплексное : производство. Оно способно дать много безусловно полезных, безусловно эффективных продуктов и полупродуктов.

Схема комплексной переработки торфа низкой степени разложения

ЧТОБЫ И СЛИВКИ, И ПАХТА

Подход белорусских ученых к торфу можно сравнить разве что с традициями молочной промышленности, идущими из глубин веков, от крестьянской мудрости, принцип простой: сливочки снять, но и то, что остается, - обрат поразумней использовать, на корм ли телятам либо как-то еще. Этот подход тем более рационален, потому что торф разных месторождений, разных пластов даже по составу отличается более широко, чем молоко с разных ферм. К тому же сливки - они всегда сливки, а что считать "сливками" торфа?

Уже упоминалось, что торф торфу рознь. Их, разновидностей торфа, действительно очень много - на территории Союза более 40 видов. Но чаще торф подразделяют лишь на три типа, главным образом по условиям его формирования: низинный, переходный и верховой. В Белоруссии, как, впрочем, и во многих других местах, преобладает низинный торф. Значительны запасы и верхового торфа.

Верховой торф малой степени разложения отличается сравнительно низким содержанием углерода, зато углеводов, в том числе целлюлозы, в кем заметно больше, нежели в низинном. Так, может быть, эти углеводы и есть "сливки" молодого торфа?

Воздействие серной кислоты на подсушенный верховой торф приводит к образованию гидролизата - жидкого комплекса углеводов с примесью органических соединений других классов. Можно эту жидкость разделить, извлекая те или иные ценные компоненты, но и в неразделенном виде она - большая ценность, чем сам торф. Это хорошая питательная среда для микробиологического синтеза. Тонна молодого торфа способна дать центнер кормовых дрожжей, сухая масса которых, напомним, наполовину состоит из белков и, кроме того, содержит витамины, гормоны, ферменты. Получается отличная кормовая добавка для скота и птицы. Важно, что получают ее на том же оборудовании, что и кормовые дрожжи из древесины.

Схема комплексного использования торфа с повышенным содержанием битума, как и предыдущая, должна быть реализована на торфохимическом комбинате

Если же обработку верхового мохового торфа кислотой вести в ином режиме, получается так называемый осахаренный торф, тоже пригодный в качестве кормовой добавки. Вот и получается, что "сливки", снятые с торфа, способны обернуться сливками без кавычек.

Иной подход к верховому торфу высокой степени разложения. Этот торф содержит органические соединения с довольно большой молекулярной массой. Экстракция горячим бензином позволяет выделить из такого торфа совсем иные "сливки" - торфяной воск темно-бурого или черного цвета. После очистки он приобретает цвет и консистенцию пчелиного воска, однако по составу торфяной воск ближе к аналогичному продукту из бурого угля. Аналогия, впрочем, не полная, и это хорошо.

В отличие от угольного, торфяной воск почти не содержит канцерогенных многоядерных ароматических структур, в частности, бензпирена. В то же время он намного богаче стеринами - биологически активными веществами, применяемыми медицинской промышленностью для синтеза гормональных и некоторых других препаратов. Вот почему именно торфяной воск стал сырьем для получения лекарственных препаратов, а также чудо-шампуня, с которого начаты эти заметки.

Для неочищенного черного воска тоже нашлось дело, и не одно: препараты бытовой химии, в частности тушь для ресниц и незасыхающий эмульсионный гуталин, составы для точного литья в металлургии, антиадгезионные смазки для изготовления изделий из полиуретанов.

Тонна сухого торфа дает до 60 кг воска. На территории Белоруссии зарезервировано 12 месторождений - поставщиков торфяного воска в настоящем и будущем.

Торф "со снятыми сливками" предлагают использовать тремя способами: превращать в активированные угли, в пресс-порошки общетехнического назначения (наполнители для пластмасс) или в торфощелочные реагенты. Последние входят как стабилизаторы в промывочные жидкости для буровых. Потребность страны в каждом из трех этих "производных" обедненного торфа очень велика.

Торф третьего типа - низинный тоже есть в Белоруссии, особенно на юге республики. Комплексная переработка предусматривает оптимальные варианты использования и этого торфа.

В основном, как и сейчас, низинный торф должен идти на удобрения, но не такие, как делали раньше, а комплексные, многокомпонентные и обязательно гранулированные.

Подсушенный низинный торф обрабатывают жидким аммиаком, превращая в вязкую пластичную массу, теперь уже действительно богатую азотом. Затем в нее в достаточно больших количествах вводят фосфор, калий, микроэлементы и лишь после этого сушат и гранулируют. Получается комплексное удобрение пролонгированного действия. Торфяные гранулы отдают почве азот, фосфор и калий постепенно, в течение трех лет. Потери на вымывание минимальны, потому что питательные вещества химически связаны с компонентами торфа. Этим и отличаются новые торфоминеральные комплексы от отечественных и зарубежных торфяных удобрений с добавками, которые пытались использовать в прошлом.

В виде топливных брикетов низинный торф дает прибыль 6 рублей на тонну. В виде гранулированных комплексных удобрений - 122 рубля. Но дело не только в выгоде. Производство таких удобрений позволит использовать во благо людей глинисто-солевые шламы калийных месторождений Белоруссии. Смесь их с торфом, обработанным аммиаком, хорошо формуется. Тем самым глинисто-солевые шламы будут не засорять, засаливать землю, а удобрять ее. На опытных полях с сахарной свеклой, где в почву вносили аммиачно-торфошламовые удобрения, прибавка урожая составила 40 центнеров с гектара, да и сахаристость свеклы увеличилась.

Важно, что гранулирование позволяет рационально расходовать и сам торф: вместо 20-30 т/га достаточно одной.

НА МЕСТЕ БЫВШИХ ТОРФЯНИКОВ

Что делать с выработанными торфяниками - вопрос не праздный. Около одного миллиарда тонн торфа уже взято за долгие годы с торфяных месторождений Белоруссии, и земли, прежде занятые ими, нужно вернуть народному хозяйству. Тут три пути, всем известные: часть бывших торфяников осушают, превращая со временем в сельскохозяйственные угодья, часть после мелиорации отводят под лесопосадки, а часть превращают в озера и водохранилища.

К сожалению, последний вариант приемлем лишь в том случае, если месторождение выбрано полностью, до дна. В противном случае искусственное озеро окажется мертвым озером: весь растворенный в воде кислород будет расходоваться на окисление оставшейся органики, подводной живности нечем будет дышать. Печальный опыт сооружения таких мертвых озер, увы, есть.

А вот на торфяниках, которые потом должны превратиться в лесные массивы или луга, весь торф выбирать нельзя - слишком много времени уйдет на образование нового плодородного слоя. Сейчас принято оставлять полуметровый торфяной слой и надеяться в основном на жизнестойкость природы-матушки. Посеют, скажем, семена сосны, а что вырастет - строевой лес или сорный кустарник, - это зависит от множества привходящих обстоятельств, не зависящих от мелиораторов и землеустроителей. Да и не очень их это интересует: они, как и геологи, "идут дальше"...

Не всегда хорошо получается и с сельскохозяйственными угодьями. Растительность на кислых торфяных почвах развивается медленно, а нейтрализация почв не входит в задачу тех, кто занимается рекультивацией бывших торфяников. Подбор соответствующих трав и севооборотов - тем более.

Да и Институт торфа АН БССР, удачно решивший многие проблемы торфопользования, этими вопросами почти не занимается. Биологов, почвоведов в институте практически нет. Нет и специальной лаборатории рекультивации. А проблема эта уже стала насущной. Со временем она может оказаться даже более важной, чем нынешние, связанные с комплексным использованием торфа, с торфяными комбинатами близкого будущего...

Контуры первого такого комбината академик И. И. Лиштван и его сотрудники видят в ста километрах от Минска возле месторождения "Славное". Уже составлено технико-экономическое обоснование проекта, разработана и опробована технология, почти безотходная.

Потому, заканчивая, позволю себе перефразировать известнейшее высказывание Д. И. Менделеева: торф - не топливо, топить можно и урановыми блоками...