Биотехнологии переработки пищевых отходов - презентация

1.

ПИЩЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ
Биотехнологии переработки
пищевых отходов
От свалки к ресурсу: как микроорганизмы и ферменты превращают отходы в биогаз,
удобрения, корма и ценные вещества
Доклад по дисциплине «Пищевая биотехнология»

2.

МАСШТАБ ПРОБЛЕМЫ
Почему переработка пищевых отходов — это
критически важно
1,3 млрд т
~14%
$936 млрд
продовольствия теряется или
выбрасывается в мире ежегодно
(ФАО)
мирового производства пищи
теряется ещё до розничной
продажи
ежегодные экономические потери
от продовольственных отходов
Пищевые отходы на свалках выделяют метан и загрязняют почву и воду.
Биотехнологии позволяют превратить это сырьё в биогаз, удобрения, корма, биотопливо и ценные химические соединения —
реализуя принцип экономики замкнутого цикла.
02

3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Что такое биотехнология переработки пищевых отходов
Совокупность методов, использующих живые организмы
(бактерии, дрожжи, грибы) или их ферменты для
превращения органических отходов пищевого производства
в полезные продукты.
Пищевые
отходы
Микроорганизмы
и ферменты
сырьё
биологический агент
Ключевая идея — не уничтожение отходов, а их
биологическая трансформация в ресурс с добавленной
стоимостью.
Сырьё для переработки:
Очистки овощей и фруктов, жмых, барда, сыворотка
Отходы боен, рыбопереработки, скорлупа
Просроченные продукты, отходы общепита
Полезные продукты
Биогаз и энергия • Удобрения (компост, дигестат)
Корма и белок • Биотопливо • Ферменты, пигменты, пектин
03

4.

ОБЗОР
Основные направления переработки
1
Анаэробное сбраживание
Биогаз (метан) + дигестат-удобрение
4
Биотопливо
Биоэтанол и биодизель из отходов
2
Компостирование
Аэробное и вермикомпостирование в
биогумус
5
Извлечение веществ
Пектин, ферменты, антиоксиданты, пигменты
3
Ферментация
Кормовой белок, органические кислоты
6
Биоматериалы
Биопластики и упаковка на основе отходов
04

5.

НАПРАВЛЕНИЕ 1
Анаэробное сбраживание и биогаз
Гидролиз
Ацидогенез
Ацетогенез
Метаногенез
расщепление полимеров
на простые сахара
образование
летучих кислот
образование
уксусной кислоты
образование
CH₄ и CO₂
Биогаз
Дигестат
60–70% метана (CH₄) + CO₂
Побочный продукт брожения, богатый азотом, фосфором, калием
Сжигается для получения тепла и электроэнергии
Используется как органическое удобрение
После очистки — биометан как топливо для транспорта
Замыкает цикл: отходы → энергия → почва
05

6.

НАПРАВЛЕНИЕ 2
Компостирование и вермикомпостирование
A
B
Аэробное компостирование
Вермикомпостирование
Аэробные бактерии и грибы разлагают отходы при доступе
кислорода
Дождевые черви пропускают отходы через
пищеварительный тракт
Температура саморазогрева достигает 55–65 °C
Результат — зрелый компост, обогащённый гумусом
Продукт — биогумус: концентрат гумусовых кислот и
микрофлоры
Требует регулярного перемешивания и контроля влажности
Более быстрый процесс и более высокое качество удобрения
Применяется в органическом земледелии
06

7.

НАПРАВЛЕНИЕ 3
Ферментация: корма и органические кислоты
Одноклеточный белок (SCP)
Органические кислоты
Дрожжи и мицелиальные грибы выращивают на барде,
сыворотке, мелассе
Молочная кислота — из сывороточных и крахмалистых
отходов (Lactobacillus)
Биомасса богата белком (до 50%) и витаминами группы B
Лимонная кислота — глубинная ферментация Aspergillus
niger на мелассе
Используется как компонент корма для животных и
аквакультуры
Применение: пищевая, косметическая, фармацевтическая
промышленность, биопластик (PLA)
07

8.

НАПРАВЛЕНИЕ 4
Биотопливо из пищевых отходов
1
Биоэтанол
2
Биодизель
3
Биометан
Дрожжевое сбраживание сахаров из
Переэтерификация отработанного
Очистка биогаза анаэробного
фруктовых, овощных и крахмалистых
растительного масла и жиров
сбраживания до содержания CH₄ >95%
Топливо для дизельных двигателей
Топливо для транспорта, замена
природному газу
отходов
Добавка к бензину (E10, E85)
08

9.

НАПРАВЛЕНИЕ 5
Извлечение ценных биологически активных веществ
Источник сырья
Область применения
1
Пектин
Кожура цитрусовых и яблочные выжимки
Загуститель, стабилизатор в пищепроме
2
Ферменты
Отходы плодоовощной переработки, барда
Амилазы, пектиназы, протеазы для промышленности
3
Антиоксиданты и пигменты
Виноградные выжимки, кожура томата,
свекольный жом
Полифенолы, ликопин, беталаины — натуральные
красители и БАД
09

10.

ПРАКТИКА
Примеры применения в мире и в России
Швеция
Биогаз из пищевых отходов домохозяйств и общепита используется как
топливо для городских автобусов и коммунальной техники.
Нидерланды
Компании перерабатывающей промышленности извлекают пектин и
биоактивные вещества из плодоовощных отходов для пищевой и
косметической продукции.
Дания
Развитая сеть централизованных биогазовых установок перерабатывает
отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства в энергию и
удобрения.
Россия
На молокоперерабатывающих и спиртовых заводах внедряется
анаэробная переработка стоков и барды с получением биогаза для
собственных нужд предприятия.
10

11.

ИТОГИ АНАЛИЗА
Преимущества и вызовы отрасли
Преимущества
Вызовы
Снижение объёма отходов на полигонах и выбросов метана
Получение возобновляемой энергии (биогаз, биотопливо)
Неоднородность состава пищевых отходов усложняет
процесс
Производство удобрений и кормового белка без нового
сырья
Высокие первоначальные затраты на оборудование
Необходимость раздельного сбора отходов у источника
Требования к контролю качества и безопасности продукции
Недостаточная нормативная база и логистика в ряде
регионов
Извлечение дорогостоящих веществ (ферменты, пектин,
пигменты)
Экономическая эффективность и снижение затрат на
утилизацию
11

12.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Отходы — это ресурс, который ещё не нашёл
применения
Биотехнологии переработки пищевых отходов превращают экологическую проблему в источник энергии,
удобрений, кормов и ценных веществ.
Комплексный подход — сбраживание, компостирование, ферментация, извлечение веществ — позволяет
использовать отходы максимально полно.
Развитие отрасли требует раздельного сбора сырья, инвестиций в оборудование и нормативной поддержки
государства.
Спасибо за внимание!
12