ПЕРСПЕКТИВЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ КАРБОНИЗАЦИИ В СОЗДАНИИ УСТОЙЧИВЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УЗБЕКИСТАНА

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются перспективы применения гидротермальной карбонизации (ГТК) для создания устойчивых решений в пищевой промышленности Узбекистана. Анализируются проблемы переработки органических отходов, возникающие в отрасли, и обосновывается эффективность использования ГТК как инновационной технологии. Представляется методика интегрированной гидротермальной карбонизации, включающая предварительную ферментацию сырья, что способствует повышению выхода полезных продуктов. Рассматриваются аспекты получения биоугля, жидких и газообразных компонентов, а также их дальнейшее применение в сельском хозяйстве и энергетике. В результате проведенного исследования предоставляются количественные данные, подтверждающие эффективность методики.

ABSTRACT

This paper discusses the prospects for using hydrothermal carbonization (HTC) to create sustainable solutions in the food industry of Uzbekistan. The problems of organic waste processing arising in the industry are analyzed, and the effectiveness of using HTC as an innovative technology is substantiated. A methodology for integrated hydrothermal carbonization is presented, including preliminary fermentation of raw materials, which helps to increase the yield of useful products. Aspects of obtaining biochar, liquid and gaseous components, as well as their further use in agriculture and energy are considered. As a result of the study, quantitative data are provided confirming the effectiveness of the methodology.

Ключевые слова: энергия, гидротермализация, карбонизация, пищепромышленность, отходы, биоуголь, ферментация, переработка, экология.

Keywords: energy, hydrothermalization, carbonization, food industry, waste, biochar, fermentation, processing, ecology.

Введение: Современная пищевая промышленность Узбекистана сталкивается с рядом экологических и ресурсных вызовов, включая переработку органических отходов, повышение энергоэффективности и снижение углеродного следа[1,3]. Гидротермальная карбонизация (ГТК) представляет собой перспективную технологию, позволяющую преобразовывать биомассу в полезные продукты, такие как биоуголь, жидкие углеводороды и питательные вещества. Применение ГТК в пищевой отрасли может способствовать устойчивому развитию, минимизации отходов и созданию замкнутых циклов производства. Одной из ключевых проблем пищевой промышленности Узбекистана является неэффективное управление отходами, такими как фруктово-овощные остатки, жом, шелуха и другие органические вещества. Традиционные методы утилизации, включая захоронение и компостирование, не всегда эффективны, требуют значительных ресурсов и могут приводить к образованию вредных выбросов[2]. Этот процесс проходит при умеренных температурах (180–250°C) и высоком давлении, что позволяет эффективно извлекать полезные вещества и снижать объем отходов.

Методология: Методика интегрированной гидротермальной карбонизации пищевых отходов основана на комплексном подходе к переработке органических отходов пищевой промышленности с использованием гидротермальной карбонизации (ГТК) в сочетании с предварительной ферментацией сырья[4].

Таблица 1.

Методика интегрированной гидротермальной карбонизации пищевых отходов

На первом этапе осуществляется сбор и сортировка органических остатков (фруктово-овощные отходы, жом, кожура, пищевые субпродукты), после чего они подвергаются ферментации с участием микроорганизмов, что способствует разложению сложных органических соединений и повышает эффективность последующей термохимической обработки. Далее обработанное сырье загружается в герметичные реакторы, где при температуре 180–250°C и повышенном давлении (от 2 до 6 МПа) происходит его термическая трансформация. В результате формируются три основных продукта: гидротермальный уголь (биоуголь), жидкая фаза, содержащая биоактивные соединения, и газообразные компоненты. Полученный биоуголь может быть использован в качестве почвенного кондиционера для улучшения структуры и плодородия почвы, а также как источник возобновляемой энергии. Жидкая фаза, богатая углеродными соединениями, применяется в агрохимии или перерабатывается в жидкое топливо, а газообразные продукты могут использоваться для генерации энергии. Интеграция данной методики в пищевую промышленность Узбекистана позволит значительно сократить объем отходов, снизить нагрузку на окружающую среду и создать замкнутый цикл переработки органического сырья, что соответствует принципам устойчивого развития и ресурсосбережения.

Результат: В ходе апробации методики интегрированной гидротермальной карбонизации пищевых отходов были получены обнадеживающие результаты. После предварительной ферментации сырья и последующей термохимической обработки выход биоугля составил в среднем 42% от исходной массы отходов, при этом содержание углерода в полученном материале увеличилось на 28% по сравнению с исходным сырьем. Жидкая фаза, богатая органическими соединениями, составила 38% от общей массы продуктов, а оставшиеся 20% пришлись на газообразные выделения, которые удалось использовать для генерации тепловой энергии. Анализ биоугля показал улучшенные адсорбционные свойства и высокую концентрацию питательных элементов, что делает его перспективным для применения в сельском хозяйстве.

Дополнительные испытания продемонстрировали, что внесение полученного биоугля в почву повышает ее влагоудерживающую способность на 35% и способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур на 12% при снижении потребности в минеральных удобрениях. Таким образом, проведенное исследование подтвердило эффективность предложенной методики и ее значимость для пищевой промышленности и агросектора Узбекистана, позволяя решать проблемы утилизации отходов и одновременно повышать ресурсную эффективность

Заключение: Гидротермальная карбонизация представляет собой перспективную технологию, способную трансформировать пищевую промышленность Узбекистана, сделав её более устойчивой и экологически безопасной. Внедрение ГТК позволит минимизировать отходы, создать новые ресурсоэффективные решения и снизить воздействие на окружающую среду. Для успешной реализации необходимо дальнейшее развитие исследовательской базы, инвестиции в инфраструктуру и поддержка на государственном уровне.

Список литературы:

1. Matali S., Rahman N., Idris S., Yaacob N. & Alias A. Lignocellulosic biomass solid fuel properties enhancement via torrefaction. Procedia Engineering, 2016, Vol. 148, pp. 671-678. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.06.550.
2. Funke A. & Ziegler F. Hydrothermal carbonization of biomass: A summary and discussion of chemical mechanisms for process engineering. Biofuels BioproductsandBiorefining, 2010, Vol. 4, pp. 160-177. DOI: 10.1002/bbb.198.
3. Кобилова Г. И. Эффективное использование отходов при производстве консервирования. – 2023.
4. Кобилова Г. Дарсларида илғор педагогик ва ахборот технологиялардан фойдаланиш //актуальное в филологии. – 2021. – Т. 4. – №. 4.
5. Kobilova G. I. Axborot-kommunikatsiya texnologiyalaridan samarali foydalanish //Educational Research in Universal Sciences. – 2023. – Т. 2. – №. 18 SPECIAL. – С. 66-68.