CCAC Практический пример: объединение управления отходами и производства белка с помощью технологии насекомых

Органические отходы, разлагающиеся на свалках и свалках, являются одним из трех основных источников выбросов метана в мире и зачастую ключевым источником черного углерода в результате открытого сжигания. В развивающихся странах органические отходы составляют около 50% всех отходов, а в некоторых регионах — более 70%. Альтернативные методы сбора и переработки органических отходов открывают огромные возможности для сокращения выбросов метана и черного углерода, увеличения продолжительности жизни свалок и улучшения показателей здоровья населения.  

Однако сектор отходов в развивающихся странах характеризуется высоким уровнем неформальности, раздробленностью заинтересованных сторон и ограниченностью ресурсов для создания комплексных систем разделения, сбора и переработки. Эти проблемы ограничивают потенциал снижения выбросов метана и черного углерода, поскольку большинство решений требуют эффективных механизмов конечной сортировки и сбора, обеспечивающих прибыльность и финансовую устойчивость.

Команда CCACГруппа по технологиям и экономической оценке (TEAP) определила два потенциальных решения для сектора отходов, в которых используются хорошо зарекомендовавшие себя и доступные технологии для значительного сокращения выбросов в различных масштабах. 

Это биопокрытия свалок и переработка органических отходов Black Soldier Fly. Обработка органических отходов с помощью черных солдатских мух (BSF) продемонстрировала потенциальное сокращение выбросов органических отходов более чем вдвое по сравнению с традиционным компостированием. Помимо производства высококачественного белка насекомых, который используется в качестве корма для животных, технология BSF также имеет дополнительные преимущества, заключающиеся в производстве высококачественных продуктов с добавленной стоимостью для сельскохозяйственного сектора, таких как биоудобрения, а также ресурсов для других отраслей промышленности, таких как фармацевтическая промышленность. сектор и химический сектор. Полную информацию о механизмах и возможностях технологии BSF см. CCAC Краткое описание TEAP здесь. 

Чтобы продвигать использование крупномасштабной технологии BSF для использования в крупных городах, CCAC поддержал проект технико-экономического обоснования в Лиме, ​​Перу, под названием «Связывание управления отходами и производством белка с помощью технологии насекомых» (именуемый проектом Lima BSF).  

Лима производит 8,630 тонн твердых бытовых отходов в день, примерно 50% из которых составляют органические вещества. Целью проекта было изучение возможности строительства крупномасштабного завода по переработке органических отходов ЧФ, способного перерабатывать 250 тонн в день из отдельных источников, таких как местные рынки. 

Проект, завершившийся в декабре 2023 года, предоставляет инвесторам и исполнителям ценную информацию о требованиях к созданию финансово жизнеспособных заводов ЧФ, которые могут оказать существенное влияние на выбросы метана и черного углерода, а также внести свой вклад в систему управления твердыми отходами. в Лиме.

Общие проблемы

Поскольку технология ЧФ является новой для многих систем управления отходами, органы здравоохранения и муниципальные власти также могут быть ограничены в знаниях и неправильно понимать характер операций, включая опасения по поводу риска нашествия насекомых и размножения ЧФ. 

Развивающиеся страны также сталкиваются с ресурсными и системными проблемами на самом важном этапе управления отходами – сборе и сортировке. Низкий уровень сбора муниципальных налогов и неформальность в секторе отходов серьезно ограничивают муниципальные бюджеты на утилизацию твердых отходов и фрагментируют заинтересованные стороны, ответственные за этот сектор.

Кроме того, технология BSF охватывает ряд секторов, включая здравоохранение, управление отходами, сельское хозяйство и промышленность. Это означает, что для обеспечения полной производственной жизнеспособности этих систем они должны соблюдать множество нормативных рамок и конкурировать в устоявшихся рыночных структурах, которые не обязательно учитывают характер их деятельности. Эти правила будут различаться в разных странах, но на них будут влиять правила целевых рынков продукции BSF. 

Эти проблемы были определены как возможные препятствия во время интервью с заинтересованными сторонами, проведенных в ходе проекта. Например, хотя европейские правила не затрагивают Перу напрямую, действующие европейские правила в отношении потенциальных источников пищи для насекомых исключают отходы оптовых рынков, супермаркетов и бытовые отходы, а также ограничивают продукты, которые могут быть произведены из этого типа отходов, продуктами биотоплива. , или пластик. В некоторых регионах также установлены стандарты качества компоста, приготовленного из органических отходов и используемого на сельскохозяйственных землях, соответствие которым должна обеспечивать продукция BSF. Подобные правила в других юрисдикциях могут повлиять на проект, если побочные продукты будут экспортироваться.

Проектный подход

Проект Lima BSF был направлен на подготовку комплексного технико-экономического обоснования крупномасштабной пилотной установки BSF в Лиме, ​​Перу. Проект ЧФ в Лиме определил, что из всей городской агломерации северные зоны с населением почти 2.5 миллиона человек могут обслуживаться таким объектом.  

Исследование включало интервью с заинтересованными сторонами, анализ отходов, нормативный анализ и анализ экономической целесообразности. Эти мероприятия были направлены на определение местного контекста в отношении существующей практики управления отходами, логистических проблем, местных правил и культурных факторов, влияющих на управление отходами, а также возможностей технологий ЧФ.

Было проведено тринадцать интервью с государственными и частными заинтересованными сторонами, ответственными за продовольственные рынки, органические отходы, переработку отходов, промышленность, санитарию и общественное здравоохранение. Учитывая проблемы со сбором муниципальных органических отходов, рынки были определены как крупнейшие и наиболее доступные производители органических отходов. Интервью проводились в стандартизированном формате, что позволяло заинтересованным сторонам давать открытые ответы. Вопросы интервью были сосредоточены на:

• Возможности и угрозы в сфере управления и переработки органических отходов
• Правила, запрещающие использование органических отходов в качестве корма для животных
• Доступность данных об органических отходах в различных секторах  
• Уровень интереса к программам управления органическими отходами для производства продуктов вторичной переработки.

Помимо интервью с заинтересованными сторонами, контекстуальный анализ пилотной установки включал обширный анализ системы управления отходами. В ходе анализа системы управления отходами были рассмотрены официальные организационные структуры, обеспечивающие управление отходами в Северной Лиме; затраты на сбор, транспортировку и утилизацию тонны; образование отходов и их состав, существующие поставщики услуг по обращению с твердыми отходами; и нынешние поставщики переработки органических отходов. 

Информация, собранная на этом этапе анализа, сравнивалась с существующими сведениями в литературе и критериями оценки пригодности органических отходов для черных солдатских мух. Поскольку качество органического материала, подаваемого черным солдатам, сильно влияет на их производительность, этот шаг имел решающее значение для определения потенциальной эффективности запланированных продуктов BSF. На этом этапе анализа оценивалось содержание влаги и белка в доступных источниках отходов, а также условия окружающей среды на предприятии. Анализ систем сбора отходов также сравнил разделение и сбор органических отходов в Лиме с передовой международной практикой и предоставил политические рекомендации, которые будут способствовать успешному внедрению технологии BSF в Лиме. 
 

Анализ экономической целесообразности

Компонент экономической целесообразности проекта ЧФ в Лиме рассматривал как экономическую целесообразность пилотного завода ЧФ (переработка одной тонны органических отходов в день), так и осуществимость последующего крупномасштабного завода (переработка 250 тонн в день).

Он подчеркнул критический момент понимания, который может быть использован другими исполнителями проекта. Они заключались в том, что пилотный этап таких проектов имеет важное значение для успеха проекта ЧФ, но из-за характера заводов ЧФ, которые требуют больших масштабов, чтобы быть экономически устойчивыми благодаря выпускаемой продукции, пилотные проекты редко оказываются успешными. экономически устойчивы сами по себе. Далее он подчеркнул, что пилотные установки – это не мелкомасштабные установки ЧФ, а скорее начальные этапы реализации более крупномасштабной установки.

По оценкам проекта ЧФ в Лиме, ​​первоначальные капитальные и эксплуатационные затраты на пилотный проект по переработке одной тонны нефти в день в течение 24 месяцев составят 1,928,000 XNUMX XNUMX долларов США. В методологии этой оценки рассматривались четыре различные возможные структуры финансирования, которые могли бы сформировать эти инвестиции. Это были: 
 

• Частные инвестиции с долгосрочным бизнес-видением альтернативных источников белка.
• Финансирование пилотного проекта государственным сектором посредством грантового финансирования.
• Стартовое финансирование пилотного проекта и промышленного предприятия через сторонних инвесторов.
• Финансирование пилотного проекта и промышленного предприятия за счет средств государственного сектора.

На практике проект Lima BSF исследовал интерес местных и международных финансовых органов к проблемам экономики замкнутого цикла, смягчения последствий изменения климата и управления отходами. Проект ЧФ в Лиме показал, что как в частных, так и в государственных финансирующих агентствах заводы ЧФ по-прежнему сталкиваются с проблемой недостаточной осведомленности финансовых органов, и что их неприятие риска означает, что они не готовы финансировать проекты, в которых у них мало опыта. . Этот опыт показал, что само технико-экономическое обоснование необходимо сочетать с дальнейшей поддержкой со стороны международных организаций для повышения осведомленности и доказательства коммерческой жизнеспособности станций ЧФ.  

 
По оценкам проекта, крупномасштабный завод ЧФ, перерабатывающий 250 тонн органических отходов в день, потребует инвестиций в размере около 25 миллионов долларов США на капитальные затраты (в сценарии «с нуля») и окупит инвестиции через восемь лет. В течение 20-летнего периода его внутренняя норма доходности составит 12.93%. Финансовое обоснование проекта уже существующего месторождения даже значительно улучшится.1

Проект Лимского ЧФ также подготовил более широкую дорожную карту реализации проекта, адаптированную к Лиме. Сюда входили проектные параметры пилотного завода ЧФ, поддержка технико-экономического обоснования для перехода к следующему этапу в ожидании одобрения и финансирования.

Преимущества/результаты 
 

Очевидным преимуществом заводов BSF является их способность сокращать выбросы метана из органических отходов с помощью стратегии «переработки», поскольку такие продукты, как белки и биоудобрения, имеют высокую добавленную стоимость. В этой области установки BSF оказываются более успешными по сравнению с традиционным компостированием. Первоначальные исследования, проведенные за пределами этого проекта, показывают, что заводы BSF могут вдвое сократить выбросы метана из органических отходов. При этом не учитываются дополнительные последствия смягчения последствий изменения климата, например, возникающие в результате замены неустойчивой рыбной муки за счет предотвращения выбросов во время транспортировки и производства существующих систем рыбной муки. 
 

Экономически конкурентоспособная и цикличная природа продукции, производимой заводами BSF, делает ее чрезвычайно многообещающим дополнением к доступным в настоящее время стратегиям управления отходами.

Высокое содержание белка ЧФ и нефтепродукты делают их ключевым ресурсом в сельскохозяйственных цепочках создания стоимости, а также образуют важный строительный блок интегрированных и устойчивых циркулярных продовольственных систем.

Заводы ЧФ также высокоэффективны при производстве белковых и масляных продуктов, поскольку для них требуется меньше воды, меньше земли и меньше времени для производства по сравнению с другими технологиями, что особенно важно, учитывая необходимость глобального перехода к более устойчивым системам сельскохозяйственного производства из-за изменение климата и утрата биоразнообразия. 

Продукты BSF, которые в основном основаны на маслах и белках, способствуют растущему рынку альтернативных источников белка, особенно в качестве кормовых добавок в сельском хозяйстве. Помимо основного белкового продукта, масло насекомых BSF может использоваться в качестве ингредиента для производства кормов для животных, биодизеля и в фармацевтической промышленности. ЧФ также производит «фрасс» — ценное органическое удобрение, производимое в больших объемах и по конкурентоспособной рыночной цене.  

Анализ рынка, проведенный в рамках оценки, показал, что глобальные тенденции в продуктах, аналогичных продукции ЧФ, таких как рыбная мука, демонстрируют растущий спрос и рост цен. Учитывая тенденции давления на сельское хозяйство и аквакультуру во всем мире, вполне вероятно, что эта тенденция сохранится, что сделает продукцию ЧФ все более конкурентоспособной, учитывая ее высокое качество и устойчивость по сравнению с существующими сельскохозяйственными ресурсами и рыбной мукой. 

Растущие цены на продукцию ЧФ только повысят ее рентабельность, которая уже доказала свою пригодность для средне- и долгосрочных инвестиций с впечатляющими нормами прибыли. При этом не учитываются какие-либо схемы субсидирования, поддерживающие такие проекты с точки зрения устойчивости и смягчения последствий изменения климата.  

  

Результаты и извлеченные уроки

Учитывая необходимость получения доступа к экономии за счет масштаба для достижения доказуемой финансовой устойчивости, проект ЧФ в Лиме четко определил необходимость размещения первых заводов ЧФ в городской зоне и с близким доступом к потокам органических отходов с крупных и средних продовольственных рынков. Проект BSF в Лиме показал, что, несмотря на многочисленные законодательные рамки, влияющие на заводы BSF, не будет каких-либо существенных препятствий для подключения завода к существующим системам управления отходами в Перу. 

Оценка подчеркнула необходимость пилотного этапа, прежде чем инвестировать в крупномасштабные операции, чтобы получить данные об условиях окружающей среды и отходов, которые влияют на эффективность биоконверсии. Эти данные и испытательный период позволяют более детально и эффективно спроектировать более крупную установку.

Для будущих проектов важно учитывать, что способность черной солдатской мухи производить белок зависит от ряда факторов окружающей среды, субстрата и экономических факторов.

Экологические факторы успеха зависят от имитации идеальных тропических условий для ЧФ: постоянная температура 27–30°C и правильное освещение (наиболее близкое к тропическому) с влажностью около 70%. Предварительная обработка субстрата улучшает усвояемость, а влажность органического субстрата должна составлять 65-75%, при этом содержание белка должно быть как можно выше, чтобы увеличить размер личинок перед сбором урожая. Местные климатические факторы также будут влиять на уровень технологических инвестиций, необходимых для эксплуатации завода в правильных условиях. 

Экономический успех заводов BSF более вероятен в условиях крупной экономии за счет масштаба, поскольку более крупные заводы могут значительно снизить производственные затраты по сравнению с меньшими заводами. Мелкомасштабные проекты редко могут конкурировать с традиционными источниками животного белка, такими как, например, рыбная мука. Идеальный размер завода зависит от таких факторов, как плата за чаевые, рабочая сила, автоматизация и стоимость энергии, однако рекомендуется, чтобы проекты были нацелены на переработку минимум 100 тонн органических отходов в день. 

Существование местных нишевых рынков, таких как корма для домашних животных, корма для животных или рыбная мука, влияет на экономический успех проектов, поскольку существующие местные или региональные рынки с высоким спросом обеспечат стабильные продажи продукции BSF.  

Реакция правительства на проект ЧФ в Лиме подчеркнула уникальное преимущество технологии ЧФ как с точки зрения воздействия на смягчение последствий изменения климата, так и с точки зрения вклада в системы экономики замкнутого цикла. 

«Учитывая, что более половины твердых бытовых отходов в Перу являются органическими, технологические альтернативы, подобные разрабатываемой CCAC-поддерживаемый проект по выращиванию черной львинки для производства высококачественного белка из этого типа отходов, предлагает огромный потенциал не только из-за его вклада в переход к экономике замкнутого цикла, но и потому, что он способствует сокращению выбросов парниковых газов. выбросы газа». 

~ Доктор Джулиана Бесерра, бывший заместитель министра охраны окружающей среды. МИНАМ 

«Проект позволил нам более подробно изучить и узнать масштабы и преимущества одной из форм утилизации, которые указаны в нашей нормативной базе (Законодательный декрет 1278, Закон о комплексном управлении твердыми отходами), такой как биоконверсия, с помощью солдатской мухи. .

Эта форма повышения стоимости позволяет получать продукцию в компактных системах и за меньшее время, что, в отличие от других технологий (компостирование, вермикультура, метанирование), делает ее альтернативой, которую должны рассматривать местные органы власти и частный сектор, и, таким образом, иметь возможность повысить уровень утилизации твердых органических отходов на национальном уровне.

Еще одним важным аспектом является то, что воспроизведение биоконверсии с помощью львинки также будет способствовать уменьшению выбросов парниковых газов (таких как метан). Эту технологию можно рассматривать как новую меру по смягчению последствий для сектора отходов и, таким образом, она сможет повысить наши климатические амбиции.

Наконец, при наличии необходимых и идеальных условий для развития биоконверсии с помощью львинки, она могла бы идеально вписаться в амазонский район страны из-за благоприятствующих этому климатических условий, получения органических отходов и потребности в белках. (конечный продукт биоконверсии) для аквакультурной деятельности. 

~ Уильям Агустин Чата Яури, специалист по оценке твердых отходов, Управление по управлению и обращению с твердыми отходами, Министерство окружающей среды, Перу