Часть первая. история и современность.
Навоз (Санскрит, Хинди — गोबर)
Санскритское (перешедшее и в современный Хинди) слово го-вара состоит из слов го (корова) и вара (избранный, самый лучший, ценный), что можно перевести как “лучшая часть коровы”.
Навоз – побочный продукт жизнедеятельности домашних животных, в первую очередь – коров. Обладает характерным запахом и консистенцией. Получается в результате ферментативной и микробиологической переработки фуража и других кормов организмом животного. Помимо использования в качестве удобрения, навоз применялся и иногда применяется до настоящего времени в качестве топлива, для производства бумаги, в строительных целях, для производства биогаза. (Википедия)
Индийские коровы и буйволы.
Понятно, что свежий навоз гореть не будет, так как содержит слишком много воды. Поэтому перед сжиганием его необходимо высушить, получив, тем самым, сушеный навоз.
Впервые массовые упоминания о сушеном навозе встречаются в литературе Буддийского Канона, (ок. 300 до н.э). Можно предположить, что в этот исторический период рост плотности населения Индийского субконтинента привел к необходимости использования альтернативных источников энергии, таких как навоз. Но, несомненно, навоз был широко доступен и ранее. И, вероятно, использовался.
Технология получения сухого навоза, используемая в настоящее время, по видимому, не претерпела значительных изменений с древнейших времен. Для этого собирается свежий коровий навоз, и из него ручным способом формуются лепешки диаметром около фута и толщиной полтора-два дюйма, с добавлением до 5% рисовой или пшеничной соломы.
Заготовки из свежего навоза подвергаются сушке на солнце, в результате чего получаются сушеные лепешки, которые уже могут использоваться в качестве топлива.
Изготовление лепешек. Рисовая солома
Сушка лепешек Готовые лепешки.
Производство сушеного навоза является сезонным, так как в период дождей сушка навоза невозможна.
Для хранения сушеного навоза используются так называемые навозные домики. Их конструкция, как видно на фото, может немного различаться. Домики строятся так – навозные лепешки в количестве до 5-ти тон (это примерно 20…30 тысяч лепешек) складываются в штабель, вокруг которого уже возводятся глиняные или соломенные крыша и стены
Доставка сухого навоза к потребителю производится обычно вручную или с применением средств малой механизации.
Далее сухой навоз используется как топливо для готовки, а в холодную погоду (в центральной и северной Индии) – и для отопления. Также — для гончарного дела.
Это – видимая сторона, с которой сталкивается каждый путешественник по Индии.
А теперь попытаемся оценить масштабы использования навоза с цифрами в руках.
Сырьевая база для получения сухого навоза напрямую зависит от поголовья скота. По различным оценкам, в настоящее время в Индии насчитывается около 200 млн. коров и 50 млн. буйволов. Принимая, что одно животное в среднем производит 4 тонны навоза в год, имеем 1 млрд. тонн свежего навоза ежегодно.
Миллиард тон навоза ежегодно.
Однако, в качестве энергоносителя используется не более 25% навоза. Так как большая часть используется в качестве удобрений, и еще немного – в строительстве в качестве связующего для штукатурки. Причем изъятие навоза из сельхозсектора грозит катастрофическим падением урожайности сельхозпродукции.
Агрономические исследования показали, что наилучшая урожайность при разумной нагрузке на поля достигается при внесении порядка 5 метрических тон навоза на акр посевных площадей (данные для пшена и риса). В Индии 430 млн. акров обрабатываемой земли. Не все культуры требуют такое количество удобрений, но в целом ситуация такова – потребность сельского хозяйства в навозе в настоящее время не удовлетворяется.
Так как химические удобрения в долгосрочной перспективе не могут поддержать плодородие почв, то политика Правительства направлена на уменьшение топливного сектора в использовании навоза, и на возврат его в сельское хозяйство в виде удобрений.
Но, очевидно, даже полный отказ от использования навоза в качестве топлива не решит проблему недостатка навоза в сельском хозяйстве. Требуется вносить хотя бы 1,5 млрд тон навозных удобрений, но такого количества просто нет.
Итак в качестве энергоносителя используется только 250 млн тон навоза. Если еще учесть потерю веса при сушке лепешек, то получаем около120 млн. тон сухого навоза, доступного для использования в энергетике.
Физические свойства сухого навоза.
Плотность – 0,25 гр/кубсм
Содержание влаги – около 25%
Пористость – до 50%
Теплотворная способность в сравнении с другими энергоносителями
Топливо
МДж/кг
Древесина
12
Сушеный навоз
16
Каменный уголь
27
Мазут
40
Природный газ
33
Проще говоря, энергосодержание сушеного навоза примерно соответствует дровам и примерно в два раза ниже, чем у угля и газа.
Теперь можно оценить вклад навоза в энергетику Индии. Такие оценки выполнены в тоннах нефтяного эквивалента, см. гистограмму справа.
Необходимое пояснение – Горючие ВИЭ (возобновляемые источники энергии) – это:
торф, дрова или навоз. Торф образуется в верховых болотах, встречающихся в странах с прохладным климатом. В Индии не встречается. Объем заготовки древесины на дрова составляет порядка 110 млн тон. Производство сухого навоза составляет 120 млн. тон.
То есть, горючие ВИЭ составляют навоз и дрова примерно поровну.
Невероятно, но вклад навоза в энергетику Индии превосходит вклад газа, гидроэнергии и атомной энергии, вместе взятых!
Где же могучие энергоблоки электростанций, работающих на навозе, и сколько киловатт часов в год они производят?
Пока нисколько. Навоз не используется для производства электроэнергии, так как его очень мало и он весь расходится по многочисленным мелким потребителям.
Но все может измениться
Часть вторая. Перспективы. Навоз – стратегический ресурс Индии.
Правительство Индии принимает меры по восстановлению лесов, которые были практически полностью уничтожены во времена британского владычества благодаря хищнической эксплуатации. Программа дает результат – за последние 20 лет площадь лесов увеличилась в полтора раза. И это прекрасно.
Аналогичная программа должна быть принята для восстановления поголовья крупного рогатого скота. В 1915 году британские власти отменили запрет на убийство коров. Сегодняшняя демографическая и экономическая ситуация в Индии требует вновь восстановить этот запрет и усилить некоторые традиционные элементы индийского сельского хозяйства. Шире использовать быков и буйволов, если не для распашки земель, то хотя бы в качестве гужевого транспорта. Повысить урожайность полей. Создать новые рабочие места в деревне (та же переработка навоза). Уровень жизни (заработок) в деревне останется небольшим, зато сотни миллионов граждан получат работу, жилье и еду. Вместо того, чтобы уезжать в города и жить там в трущобах.
В рамках данной статьи уместно рассмотреть перспективы развития индийской энергетики в случае принятия программы по запрету на убийство коров.
Прогнозируемое поголовье КРС и производство навоза —
2020 г – 250 млн. и 1 млрд. тонн.
2030 г – 500 млн. и 2 млрд. тонн.
2040 г – 750 млн. и 3 млрд. тонн.
В этом случае к 2030 году потребности сельского хозяйства в навозе будут полностью удовлетворены, а к 2040 году могут образоваться излишки навоза в количестве 1 млрд. тон в год, которые могут быть использованы в энергетике.
В соответствиии с этим прогнозом, навоз заметно потеснит такие энергоносители, как уголь, нефть и газ.
Уголь.
Основные трудности, с которыми пришлось столкнуться угольной промышленности,
перечислены ниже:
Исторически открытый способ добычи угля доминировал над закрытым. Это вело к
разрушению почвенного слоя, загрязнению окружающей среды, снижения качества угля, так как при добыче открытым способом он смешивался с пустой породой.
Кроме того, глубина карьера при разработке открытым способом по действующим нормам не должна превышать 300 метров, но 25% запасов угля залегают глубже обозначенной отметки.
Помимо всего прочего, добыча угля в Индии вызывает ассоциации с низкооплачиваемым тяжелым трудом
Кроме того, месторождения угля сконцентрированы на северо-востоке страны, и значительная часть потребителей находится далеко от них.
А, главное, различные оценки не сходятся в сроках исчерпания запасов угля. Называются различные цифры от 40 до 230 лет.
В такой ситуации стабильный альтернативный источник энергии просто необходим.
Нефть и Газ.
Нефть и газ практически полностью привозные. Внедрение альтернативного источника энергии позволит снизить импортозависимость. Плюс немалая экономия, которую можно показать на кухонном примере. Баллон газа стоит 150 рупий. Его хватает на две недели. Вместо этого газа можно готовить на навозе. Мешок в неделю. Мешок – 40 рупий.
Цены меняются, но пропорция сохраняется – навоз примерно в два раза дешевле газа.
Либо, при использовании станций для выработки газа, можно получать биогаз и использовать его вместо природного. С одной тонны навоза можно отжать 100 куб.м биогаза, так что переработка 200 млн. тон навоза полностью покрывает сегодняшний объем импорта. При этом все ценные вещества, содержащиеся в навозе, такие как азот и фосфор, будут возвращены в почву.
Навоз может стать заменой жидкому топливу. Газогенераторные двигатели для тракторов и грузовиков изобретены еще сто лет назад. В настоящий момент они не используютя, так как бензин (пусть и привозной) – имеется, а топлива для газогенератора — нет. Но при доступности навоза в качестве топлива для транспорта – почему бы и нет?
200 млн тон навоза в год хватит для всех тракторов и грузовиков Индии.
И снова – это выгоднее: литр бензина стоит 60 рупий, а 1 кг навоза — 4 рупии. Даже учитывая, что для замены 1 литра бензина потребуется 3 кг навоза, все равно разница очень ощутима.
Гидроэнергетика. В настоящее время мощность индийских ГЭС оценивается в 32 ГВт. Имеется значительный запас гидроресурсов (порядка 150 ГВт), но их использование замедляется из опасений нарушения экологии и геологических рисков.
Атомная энергетика.
На ближайшие 30 лет запланирован стремительный рост мощностей. От 3-х ГВт сегодня до 250 ГВт к 2050 году. Учитывая, что к тому времени ожидается начало исчерпания добычи угля, этот план не выглядит слишком смелым. Это необходимость.
Но нужно вспомнить, что собственные запасы урана в Индии незначительны. Значит, его придется покупать или арендовать до перехода на ториевое топливо.
Согласно же нашему прогнозу, в 2040 году для производства электроэнергии может быть использованно до 700 млн. тон навоза.
Это соответствует установленной мощности 350 ГВт.
При замещении угля, нефти и газа на атомную энергию и навоз, в целом не ожидается значительного роста индийской энергетики. На ближайшие 20 лет актуальна немного другая задача – поддержать существующий уровень и избежать катастрофических потрясений.
Заключение. Навоз в индийской культуре.
— Говорят, что у Кришны (герой “Махабхараты”, примерно 3000 лет д.н.э.) было 900 млн. коров.
— В фильме “Святой Тукарам” (1933г.) бедная семья держит буйволицу, которая не дает молока, но дает навоз.
— В сельской Индии принято по праздникам лепить перед входом в дом фигурки из навоза и украшать их цветами.
— По сообщению ИА SakhaNews, жители больших городов имеют возможность заказать навоз по интернету. Услуга востребована.
Навоз в скульптуре:
Слоник из навоза.
«Золотые лепешки в серебряной корзине» Субодх Гупта 2003. Литье алюминий и бронза.
Д.Желонкин. 2019. по материалам из Интернета.
