Фермы на бо­ло­тах

                Дан­ная ста­тья пред­став­ля­ет из себя чет­вёр­тую из цикла о том, какие тех­но­ло­гии пред­ла­га­ют­ся для раз­ви­тия на тер­ри­то­рии Рос­сии для более пол­но­го ис­поль­зо­ва­ния её эко­но­ми­че­ско­го по­тен­ци­а­ла и по­лу­че­ния кон­ку­рент­но­го пре­иму­ще­ства, ос­но­ван­но­го на её спе­ци­фи­че­ских кли­ма­ти­че­ских усло­ви­ях.

Преды­ду­щие ста­тьи можно найти на сай­тах

https://aftershock.news/?q=node/411087

https://aftershock.news/?q=node/512752

https://aftershock.news/?q=node/513563

https://aftershock.news/?q=node/533116

                Вкрат­це, рас­смот­ре­ние кли­ма­та Рос­сии по­ка­зы­ва­ет на­сколь­ко этот самый кли­мат хуже чем в дру­гих стра­нах: в сред­нем он хо­лод­нее,  пе­ре­хо­дов через 0 гра­ду­сов (это когда вода за­пол­за­ет во вся­кие ды­роч­ки, за­мер­за­ет, рас­ши­ря­ет­ся и лёд раз­ру­ша­ет все кон­струк­ции) боль­ше чем у дру­гих. По­это­му уро­жай­ность ока­зы­ва­е­тя ниже чем у парт­нё­ров, плот­ность на­се­ле­ния ниже, до­ро­ги длин­нее - и раз­ва­ли­ва­ют­ся бла­го­да­ря кли­ма­ту быст­рее.

                При­о­ри­тет в раз­ви­тии тех­но­ло­гий дол­жен скон­цен­три­ро­вать­ся на тех­но­ло­ги­ях ис­поль­зо­ва­ния хо­лод­но­го, кон­ти­нен­таль­но­го кли­ма­та и низ­кой плот­но­сти на­се­ле­ния стра­ны в усло­ви­ях умень­ша­ю­щих­ся вы­ра­бо­ток, от­да­чи и про­даж нефти и газа.

                Пунк­том # 8 на сайте зна­чит­ся "Тех­но­ло­гии мед­лен­ных мно­го­ста­дий­ных про­цес­сов, про­те­ка­ю­щих на хо­ло­де, тре­бу­ю­щие зна­чи­тель­ных объ­ё­мов и пло­ща­дей для обо­ру­до­ва­ния и че­ло­ве­че­ско­го уча­стия... Са­мы­ми пер­спек­тив­ны­ми про­цес­са­ми яв­ля­ют­ся био­тех­но­ло­ги­че­ские..." -  при­чём такие ко­то­рые ра­бо­та­ли бы на хо­ло­ду.

                Рос­сия ис­то­ри­че­ски уна­сле­до­ва­ла от СССР атом­ные тех­но­ло­гии; её АЭС могут про­из­во­дить боль­шое ко­ли­че­ство де­шё­вых тепла и элек­три­че­ства для боль­ших го­ро­дов . Oднако снаб­же­ние энер­ги­ей неболь­ших ферм, вы­ра­щи­ва­ю­щих еду для про­корм­ле­ния на­се­ле­ния этих го­ро­дов, ока­зы­ва­ет­ся за­труд­нён­ным. Энер­ге­ти­че­ское по­треб­ле­ние каж­дой из этих ферм оце­ни­ва­ет­ся по­ряд­ком 100 кВ-1 МВ. Такое снаб­же­ние можно было бы ре­шить стро­и­тель­ством боль­шо­го числа неболь­ших ма­ло­мощ­ных атом­ных элек­тро­стан­ций. Од­на­ко их малая мощ­ность вела бы к боль­шой сто­и­мо­сти каж­до­го киловатт-​часа, а их боль­шое число уве­ли­чи­ва­ло бы ве­ро­ят­ность ава­рий. По­став­ка энер­гии в виде пе­ри­о­ди­че­ско­го за­во­за топ­ли­ва, стро­и­тель­ство про­тя­жён­ных ЛЭП и/или га­зо­про­во­дов по­тре­би­те­лям, ха­рак­те­ри­зу­ю­щих­ся малой по­треб­ля­е­мой мощ­но­стью, ведёт к удо­ро­жа­нию каж­дой еди­ни­цы про­из­ве­ден­ной ими про­дук­ции - до такой сте­пе­ни, что любая сель­ско­хо­зяй­ствен­ная ак­тив­ность на боль­шей части тер­ри­то­рии стра­ны ока­зы­ва­ет­ся по­про­сту невы­год­ной. В ре­зуль­та­те ком­би­на­ции этих фак­то­ров общий раз­мер по­сев­ных пло­ща­дей со­став­ля­ет толь­ко 4.6% тер­ри­то­рии стра­ны (79.3 млн га из 17 125 191 км²).

                Раз­ра­бот­ка де­шё­вых ав­то­ном­ных ис­точ­ни­ков энер­гии мощ­но­стью 100 кВ-1 МВ смог­ла бы по­вы­сить энер­го­во­ору­жён­ность неболь­ших ферм. Пер­спек­тив­ны­ми тех­но­ло­ги­я­ми здесь могли бы яв­ля­ють­ся сол­неч­ная фо­то­вол­та­и­ка и вет­ро­энер­ге­ти­ка. Од­на­ко сол­неч­ная осве­щён­ность (ин­со­ля­ция) на бОль­шей тер­ри­то­рии Рос­сии ниже чем во мно­гих дру­гих стра­нах, что ведёт к более низ­кой вы­ра­бот­ке элек­три­че­ства сол­неч­ны­ми па­не­ля­ми чем на па­не­лях, уста­нов­лен­ных в дру­гих стра­нах. ВетрА в сред­нем (без учёта по­бе­ре­жья Се­вер­но­го Ле­до­ви­то­го Оке­а­на, где на­се­ле­ние слиш­ком мало) также несиль­ные, что умень­ша­ет от­да­чу от вет­ря­ков.

                Одна из моих преды­ду­щих пуб­ли­ка­ций  опи­сы­ва­ет ва­ри­ант энер­го­снаб­же­ния неболь­ших ферм  сол­неч­ны­ми па­не­ля­ми, уста­нов­ле­ных на плос­ких ди­ри­жаб­лях - тех­но­ло­гии, поз­во­ля­ю­щей ис­поль­зо­вать спе­ци­фи­ку кли­ма­та Рос­сии для по­лу­че­ния кон­ку­рент­но­го пре­иму­ще­ства.

                Даже если еда ока­зы­ва­ет­ся про­из­ве­де­на на ферме, её транс­пор­ти­ров­ка в город в усло­ви­ях Рос­сии (низ­кая плот­ность на­се­ле­ния, низ­кие транс­порт­ные по­то­ки, боль­шие сред­ние рас­сто­я­ния, быст­рое есте­ствен­ное раз­ру­ше­ние до­рож­но­го по­лот­на) часто ока­зы­ва­ет­ся эко­но­ми­че­ски неце­ле­со­об­раз­ным. Вдо­ба­вок, боль­шая тер­ри­то­рия Рос­сии по­кры­та бо­ло­та­ми, транс­пор­ти­ров­ка через ко­то­рые на­зем­ным транс­пор­том ока­зы­ва­ет­ся невоз­мож­ной. Так, под бо­ло­та­ми в Рос­сии на­счи­ты­ва­ет­ся 108,7 млн га, что со­став­ля­ет 6,3% общей пло­ща­ди зе­мель­но­го фонда стра­ны. В Рос­сии наи­бо­лее за­бо­ло­че­ны тунд­ра и та­еж­ная зона. В зоне тунд­ры за­бо­ло­чен­ность неко­то­рых рай­о­нов до­сти­га­ет 50%. В та­еж­ной зоне со­сре­до­то­че­но около 80% всех тор­фя­ных болот. В пре­де­лах Ев­ро­пей­ской части Рос­сии наи­бо­лее за­бо­ло­че­ны Рес­пуб­ли­ка Ка­ре­лия, Во­ло­год­ская и Ле­нин­град­ская об­ла­сти; здесь за­бо­ло­чен­ность до­сти­га­ет 40%. В зоне тайги Западно-​Сибирской рав­ни­ны за­бо­ло­чен­ность до­хо­дит до 70%. Много болот на Даль­нем Во­сто­ке, осо­бен­но в При­аму­рье. Ис­точ­ник: https://geographyofrussia.com/bolota-​v-rossii/

                Таким об­ра­зом, хотя Рос­сия и на­хо­дит­ся на вто­ром месте в мире по прес­но­вод­ным ре­сур­сам, су­ще­ствен­ная часть этой воды на­хо­дит­ся в такой форме, ко­то­рая не толь­ко не ис­поль­зу­ет­ся в эко­но­ми­ке, но ещё и этой эко­но­ми­ке ме­ша­ет. По­это­му имеет смысл раз­вить такую тех­но­ло­гию, ко­то­рая бы ис­поль­зо­ва­ла этот ре­сурс на благо эко­но­ми­ке.

                В этой пуб­ли­ка­ции я рас­смат­ри­ваю пер­спек­тив­ную аг­ро­тех­но­ло­гию вы­ра­щи­ва­ния, са­мот­ранс­пор­ти­ров­ки и са­мо­сбо­ре еды, ко­то­рая может от­ли­чить­ся вы­со­кой эф­фек­тив­но­стью и обес­пе­чить кон­ку­рент­ное пре­иму­ще­ство если будет при­ме­не­на имен­но в Рос­сии.

                Итак, глав­ным ис­точ­ни­ком еды яв­ля­ет­ся фо­то­син­тез, за­па­са­ю­щий энер­гию сол­неч­но­го из­лу­че­ния в виде ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний. Если мы хотим ис­поль­зо­вать бо­ло­та для вы­ра­щи­ва­ния рас­те­ний, то самым под­хо­дя­щим кан­ди­да­том будет бо­лот­ная ряска, ил­лю­стри­ро­ван­ная на фото 1.

            Пре­иму­ще­ства ряски перед  дру­ги­ми куль­ту­ра­ми та­ко­вы:

1) Ряска рас­тёт в воде, что поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать бо­ло­та для её вы­ра­щи­ва­ния. Слож­ные ме­ли­о­ра­тив­ные ра­бо­ты, такие как осу­ше­ние болот, ока­зы­ва­ют­ся ненуж­ны­ми.

2) Уро­жай ряски (60-100 т/га в год, https://valmiks.ru/blog/134-​kormocaja-baza-vodoemov-1.html) может на­мно­го пре­вы­шать та­ко­вой у пше­ни­цы (в сред­нем по Рос­сии - 26.8 ц/га, http://ab-​centre.ru/page/urozhaynost-​pshenicy).

3) В под­хо­дя­щих усло­ви­ях она может удво­ить свою массу каж­дые 24 — 48 часов (http://method-​estate.com/archives/4793).

4) Ряска ис­поль­зу­ет­ся как до­бав­ка к корму для птиц (уток и гусей), рыб и жи­вот­ных (сви­ней).

5) Непри­хот­ли­вость.  Ряска спо­соб­на при­спо­со­бить­ся к почти любым усло­ви­ям со­дер­жа­ния. Тем­пе­ра­тур­ные по­ка­за­те­ли  могут ва­рьи­ро­вать от +15°C до +30°C. Жест­кость и pH окру­жа­ю­щей среды не имеют для этого рас­те­ния прин­ци­пи­аль­но­го зна­че­ния. Она устой­чи­ва к бо­лез­ням и вре­ди­те­лям (https://leplants.ru/lemna/).

                Вы­рос­шую ряску имеет смысл скарм­ли­вать рыбам (напр. кар­пам), а не теп­ло­кров­ным жи­вот­ным, чтобы умень­шить по­те­ри энер­гии на обо­грев – по­те­ри, ко­то­рые в Росии, с её хо­лод­ным кли­ма­том, будут выше чем в боль­шин­стве стран - парт­нё­ров по гло­бу­су. Вдо­ба­вок, вся ферма будет ор­га­ни­зо­ва­на так что рыбы будут сами плыть к месту по­им­ки, тратя го­раз­до мень­ше энер­гии на мед­лен­ное пла­ва­ние, чем жи­вот­ные  на ходь­бу или сель­хоз­тех­ни­ка  на езду. Таким об­ра­зом, по­ми­мо того что рыбы не будут те­рять энер­гию на обо­грев себя и Все­лен­ной, их транс­пор­ти­ров­ка на ферме также будет по­треб­лять мень­ше энер­гии. В иде­а­ле, каж­дый ки­ло­грамм белка рыбы по­лу­чен­ный в рос­сий­ской ряско-​рыбо-ферме может обой­тись мень­ше чем ки­ло­грамм белка  мяса (го­вя­ди­ны) по­лу­чен­ный на тра­ди­ци­он­ной ферме вы­ра­щи­ва­ю­щей зер­но­вые и скарм­ли­ва­ю­щей их КРС.

                По­сколь­ку в 2017 г. Рос­сия им­пор­ти­ро­ва­ла рыбы на $1,6 млрд, за­ме­ще­ние этого им­пор­та - и, воз­мож­но, экс­порт го­то­во­го про­дук­та - со­здаст в Рос­сии ра­бо­чие места, при­не­сёт мил­ли­ард­ные при­бы­ли, поз­во­лит уве­ли­чить своё на­се­ле­ние и уве­ли­чит внут­рен­ний рынок.

                Од­на­ко для раз­ви­тия ряско-​рыбных бо­лот­ных ферм нужно пре­одо­леть несколь­ко про­блем. Так, для быст­ро­го успеш­но­го роста и раз­ви­тия ряски необ­хо­ди­мы: 1) Силь­ное осве­ще­ние; 2) Тем­пе­ра­ту­ра в ин­тер­ва­ле от +15 до +30 ^oС; 3) От­сут­ствие ветра, ко­то­рый может сби­вать ряску с по­верх­но­сти во­до­ё­ма. Сразу видно что в то время как бОль­шая часть тер­ри­то­рии Рос­сии удо­вле­тво­ря­ет тре­тье­му тре­бо­ва­нию, пер­вые два тре­бо­ва­ния ока­зы­ва­ют­ся невы­пол­нен­ны­ми. Вдо­ба­вок, ряска за­тя­ги­ва­ет по­верх­ность воды и пре­пят­ству­ет аэра­ции во­до­ё­ма, таким об­ра­зом по­дав­ляя ды­ха­ние рыб; весь кис­ло­род, про­из­ве­дён­ный в про­цес­се фо­то­син­те­за, она вы­пус­ка­ет в воз­дух.

                Про­бле­мы в ор­га­ни­за­ции фермы я пред­ла­гаю ре­шить при­ме­не­ни­ем зер­кал, уве­ли­чи­ва­ю­щих осве­ще­ние в от­дель­ных ча­стях во­до­ё­ма. Глав­ные ком­по­нен­ты идеи ил­лю­стри­ро­ва­ны на Рис. 1. После чист­ки бо­ло­та от рас­ти­тель­но­сти и торфа, на вод­ной по­верх­но­сти уста­нав­ли­ва­ют­ся зер­ка­ла 1, по­вёр­ну­тые на юг. Эти зеркалa будет от­ра­жать сол­неч­ные лучи - так что вме­сте с неот­ра­жён­ны­ми сол­неч­ны­ми лу­ча­ми они уве­ли­чат ин­со­ля­цию (и на­грев) про­стран­ства 2 перед зер­ка­ла­ми, где тем­пе­ра­ту­ра и осве­щён­ность будут до­ста­точ­но ве­ли­ки для быст­ро­го роста ряски. Участ­ки 3 оста­нут­ся за­те­нён­ны­ми и хо­лод­ны­ми. Хо­лод­ные зоны 3 будут от­де­ле­ны от тёп­лых зон 2 теп­ло­изо­ля­то­ром 4. Этот теп­ло­изо­ля­тор, кста­ти, можно будет де­лать из рас­те­ний, убран­ных при пер­во­на­чаль­ной очист­ке болот (по­дроб­но­сти я опишу по­поз­же - или не опишу).

                Под­вод­ные части се­вер­ной сто­ро­ны теп­ло­изо­ля­то­ра 4 и южной сто­ро­ны зер­ка­ла 1 можно по­кры­вать алю­ми­ни­ем для уве­ли­че­ния теп­ло­про­вод­но­сти. Отвод из­быт­ка тепла с по­верх­но­сти 2 вглубь на­гре­ва­е­мых зон 5, предот­вра­тит пе­ре­грев ряски днём, со­хра­нит тепло ночью; теп­ло­изо­ля­тор 4 под­дер­жит низ­кую тем­пе­ра­ту­ру в глу­бине 6 под за­те­нён­ной ча­стью 3. 

 Рис. 1. Ряско-​рыбная ферма, вид сбоку

                Ряску с по­верх­но­сти будут есть рыбы (напр. карпы), жи­ву­щие в во­до­ё­ме. Эти рыбы смо­гут пе­ре­ме­щать­ся между тёп­лы­ми зо­на­ми 5, на по­верх­но­сти ко­то­рых будет расти ряска, и хо­лод­ны­ми зо­на­ми 6, по­верх­ность ко­то­рых будет от­кры­та для до­сту­па воз­ду­ха. Этот до­ступ в хо­лод­ных зонах будет пре­иму­ще­ством хо­лод­ных кли­ма­ти­че­ских зон Рос­сии над ана­ло­гич­ны­ми пру­да­ми с ряс­кой в ме­стах с тёп­лым кли­ма­том, где ряска за­тя­ги­ва­ет всю по­верх­ность во­до­ё­ма - и остав­ля­ет рыб без воз­ду­ха.

                Из­бы­ток ряски и от­хо­ды рыб будут па­дать на дно, об­ра­зуя ор­га­ни­че­ские дон­ные на­сло­е­ния 7. Эти на­сло­е­ния будут под­вер­гать­ся анаэ­роб­но­му бро­же­нию, вы­де­ляя био­газ (почти пол­но­стью метан), пу­зырь­ки ко­то­ро­го (8) будут под­ни­мать­ся, со­би­рать­ся кол­лек­то­ра­ми 9 и пе­ре­да­вать­ся по тру­бам 10 для сбора, хра­не­ния и ис­поль­зо­ва­ния. Уг­ле­кис­лый газ - дру­гой про­дукт анаэ­роб­но­го бро­же­ния - будет рас­тво­рять­ся в воде, диф­фун­ди­ро­вать к ряске и усва­и­вать­ся ею в до­пол­не­ние к уг­ле­кис­ло­му газу, усво­ен­но­му из воз­ду­ха.

Рис. 2. Ряско-​рыбная ферма, вид свер­ху

          Вид свер­ху на ферму по­ка­зан на Рис. 2. Пло­щадь, на ко­то­рой будет вы­ра­щи­вать­ся ряска (1) будет со­об­щать­ся через рыбьи "диоды" 2 с лот­ком 3, куда будет за­плы­вать вы­рос­шая рыба. В этом лотке она будет скап­ли­вать­ся перед по­им­кой и из­вле­че­ни­ем (4). Со­би­ра­е­мый в пруду био­газ будет сжи­мать­ся ком­прес­со­ром 5 в хра­ни­ли­ще 6, от­ку­да он будет вы­пус­кать­ся через вен­тиль 7.  Вдо­ба­вок, часть ряски можно из­вле­кать кон­вей­е­ром 8. В от­ли­чие от ком­бай­на, ко­то­рый тра­тит энер­гию для разъ­ез­дов по полю и сбору уро­жая, ко­вей­ер 8 будет сто­ять в одном месте - и со­би­рать уро­жай, ко­то­рый будет сам при­плы­вать к нему.

                Из­вле­чён­ную  ряску можно ис­поль­зо­вать как пи­ще­вую до­бав­ку для людей, жи­вот­ных и пи­та­тель­ную среду для мик­ро­ор­га­низ­мов, про­из­во­дя­щих белково-​витаминный кон­цен­трат - необ­хо­ди­мую пи­ще­вую до­бав­ку для рыб. Со­глас­но моим ожи­да­ни­ям, рыбы могут по­лу­чать недо­ста­точ­но пи­та­тель­ных ве­ществ из самой ряски; в осо­бен­но­сти, двух ами­но­кис­лот - ме­ти­о­ни­на и ли­зи­на. По­это­му для про­корм­ле­ния рыб необ­хо­ди­мо будет ор­га­ни­зо­вать про­из­вод­ство кор­мов, бо­га­ты­ми этими (а воз­мож­но, также и дру­ги­ми) ами­но­кис­ло­та­ми. Такие корма будут вы­ра­ба­ты­вать­ся мик­ро­ба­ми, ко­то­рые будут по­едать ряску - и снаб­жать­ся дру­ги­ми пи­ще­вы­ми до­бав­ка­ми, со­дер­жа­щи­ми боль­шое ко­ли­че­ство серы и азота. Как ва­ри­ант, неко­то­рые из неза­ме­ни­мых ами­но­кис­лот могут про­из­во­дить­ся син­те­ти­че­ски.

Рис.3. Рыб­ный диод

                Рыбий "диод" про­ил­лю­стри­ро­ван на Рис. 3: этот пласт­мас­со­вый круг с разо­рван­ной се­ре­ди­ной и за­гну­ты­ми в одну сто­ро­ну кра­я­ми раз­ры­ва будет про­пус­кать рыб со­от­вет­ству­е­ще­го раз­ме­ра толь­ко в одну сто­ро­ну (слева на­пра­во).

                По­кров ряски на осве­щён­ных зонах и за­те­не­ние со­сед­них зон зер­ка­ла­ми будут по­дав­лять рост дру­гих рас­те­ний в глу­бине воды, делая ча­стую чист­ку болот ненуж­ны­ми.

                Опи­сан­ные фермы умень­шат ис­па­ре­ние с по­верх­но­сти воды: так, тёп­лая часть по­верх­но­сти будет по­кры­та ряс­кой, в то время как от­кры­тая часть будет оста­вать­ся хо­лод­ной. По­ни­жен­ное ис­па­ре­ние при­ве­дёт к на­коп­ле­нию воды, что от­кро­ет воз­мож­но­сти её даль­ней­ше­го ис­поль­зо­ва­ния.

               Если пред­ло­жен­ные ряс­ко­рыб­ные фермы зай­мут су­ще­ствен­ную часть тер­ри­то­рии, то, со­глас­но моим на­деж­дам, они смо­гут вли­ять на кли­мат: умень­ше­ное ис­па­ре­ние при­ве­дёт к умень­ше­нию об­лач­но­сти  и уве­ли­че­нию осве­щён­но­сти. Кли­мат ста­нет немно­го суше - но вода будет по-​прежнему до­ступ­на из опи­сан­ных вод­ных хо­зяйств. Эти фак­то­ры, в свою оче­редь, при­ве­дут к росту уро­жай­но­сти ряс­ко­рыб­ных и, воз­мож­но, даже нор­маль­ных ферм. Вме­сте, эти фак­то­ры об­лег­чат за­се­ле­ние огром­ных - но пока ещё неис­поль­зу­е­мых - тер­ри­то­рий стра­ны.