Биоэкономика благополучия: как не нарушить естественный круговорот веществ и повысить качество жизни всего живого

Часть элементов выбывает из круговорота или, наоборот, входит в него, а преобразования веществ никогда в точности не повторяют предыдущий цикл. Тем не менее степень повторяемости циклов в естественной среде довольно высока – 95-98%.

Экономическая деятельность современного человека вмешивается в естественные циклы, нарушая и размыкая их. В первую очередь это относится к добыче полезных ископаемых, сжиганию ископаемого топлива, интенсивному сельскому хозяйству и вырубке лесов. В результате мы наблюдаем снижение биоразнообразия, разбалансировку циклов отдельных элементов и глобальные процессы изменения климата.

В поисках путей для снижения антропогенного негативного воздействия на естественные процессы жизни Земли в 2015 году и была предложена концепция биоэкономики замкнутого цикла.

Возобновляемое сырье и безотходное производство

Биоэкономика замкнутого цикла предполагает использование возобновляемых биологических ресурсов суши и моря, иначе – природного капитала для производства продовольствия, биоматериалов, биоэнергии и биопродуктов. Идея перехода к циклической биоэкономике в том, чтобы значительно сократить извлечение из недр условно невозобновляемых ресурсов, таких как нефть, минералы, металлы, и заменить продукты, произведенные из них, на схожие по характеристикам материалы из биомассы. Например, вместо пластика из углеводородов – биопластик из крахмала или целлюлозы, вместо кирпича и бетона – дерево, вместо сжигания угля и газа – использование энергии воды, ветра и солнца для получения электроэнергии.

Поскольку модель биоэкономики означает повышение использования биоресурсов растительного происхождения, большое внимание отводится устойчивому лесопользованию и сельскому хозяйству. Площадь (и качество) лесов не должна сокращаться, а на сельскохозяйственных землях не должно происходить вымывания питательных веществ и обеднения почвы.

Концепция биоэкономики замкнутого цикла уделяет особое внимание биоразнообразию и экосистемным услугам. Биоразнообразие – основной механизм биологических систем для развития в изменяющейся окружающей среде, поэтому поддержка биоразнообразия важна для обеспечения устойчивости биологических ресурсов планеты. Экосистемные услуги – это блага, которые люди получают благодаря ненарушенным, правильно функционирующим экосистемам.

Выделяют четыре типа услуг:

• снабжение продуктами (питание, древесина, топливо);
• регулирующие услуги (естественный контроль климата, заболеваемости, качества воздуха);
• поддерживающие (обеспечение жизненной среды для живых организмов, поддержка генетического разнообразия);
• культурные (эстетика, духовное благополучие, образование).

Сначала стратегия

Понятие биоэкономики замкнутого цикла вошло в обиход ученых и политиков совсем недавно, но некоторые страны уже внедряют ее элементы в свои стратегии экономического развития. В Европейском союзе стратегия развития биоэкономики появилась в 2012 году и была обновлена в 2018-м. Несмотря на то, что в стратегии биоэкономика не называется круговой (замкнутого цикла), в ней подчеркивается важный вклад устойчивого использования биоресурсов для перехода к циклической экономике.

Цели внедрения биоэкономики в Европейском союзе:

• обеспечить продовольственную безопасность и безопасность продуктов питания;
• рационально управлять природными ресурсами;
• снизить зависимость от невозобновляемых, неустойчивых ресурсов;
• снизить выбросы парниковых газов и адаптироваться к изменению климата;
• укреплять европейскую конкурентоспособность и создавать рабочие места.

Для этого предусмотрено четырнадцать направлений деятельности:

1. Мобилизация заинтересованных сторон в разработке и внедрении устойчивых биологических решений.
2. Запуск тематической инвестиционной платформы по биоэкономике замкнутого цикла на сумму 100 млн евро;
3. Анализ стимулирующих факторов и узких мест для внедрения биологических инноваций.
4. Продвижение и развитие стандартов.
5. Стимулирование строительства биоперерабатывающих заводов с минимальным негативным воздействием на окружающую среду.
6. Разработка заменителей материалов из ископаемых ресурсов, которые бы производились из биомассы, были пригодны для вторичной переработки и разлагались бы в морской среде.
7. Запуск стратегической программы внедрения устойчивых продовольственных и сельскохозяйственных практик, лесного хозяйства и производства продуктов из биологического сырья.
8. Запуск пилотных мероприятий по внедрению биоэкономики в сельских, прибрежных и городских районах.
9. Поддержка регионов и стран ЕС в разработке стратегий по развитию биоэкономики.
10. Продвижение образования и обучение навыкам в разных сферах биоэкономики.
11. Расширение знаний о биоразно­образии и экосистемах.
12. Отслеживание прогресса на пути к устойчивой биоэкономике.
13. Продвижение передового опыта внедрения устойчивой биоэкономики.
14. Использование преимуществ биоразнообразия в первичном производстве.

Отдельные страны Европы начали готовить свои национальные стратегии развития биоэкономики или биоэкономики замкнутого цикла. Такие документы уже есть в Швеции, Норвегии, Финляндии, Германии, Австрии, Франции, Ирландии, Нидерландах, Великобритании, Латвии, Италии и Испании.

Фокус на лес

Развитие биоэкономики предполагает использование огромного количества биомассы, которую можно получить, в первую очередь, из леса. В настоящее время во всем мире вырубается слишком много деревьев, экологи говорят о необходимости спасать леса, ограждать их от сплошных вырубок и пожаров. Если заменить ископаемое сырье для производства разного рода продукции на древесину, то человечеству понадобится в разы больше леса. Как же сохранить леса и увеличить их использование одновременно?

В Шведской федерации лесной промышленности считают, что лесные продукты являются частью естественного кругового экоцикла, который начинается и заканчивается фотосинтезом. Активное лесопользование и производство продукции из лесных ресурсов при соблюдении определенных правил могут способствовать замкнутому циклу.

Работа экоцикла шведского лесного сектора описывается следующим образом:

1. Углекислый газ. Посредством фотосинтеза растущие деревья превращают солнечный свет, углекислый газ в воздухе и воду на земле в древесину. Углекислый газ находится «внутри» растущих деревьев.
2. Лес. Когда деревья полностью вырастают, их срубают. Вместо каждого срубленного дерева высаживают не менее двух новых.
3. Производство. Из древесины получают различные материалы и товары: строительные материалы для домов, мебель, картон, упаковку, бумагу и текстиль. «Внутри» этих продуктов продолжает находиться углерод, накопленный в процессе роста деревьев.
4. Инновации. Продукция и методы производства должны постоянно развиваться, чтобы обеспечить большую эффективность и более высокую степень использования древесных ресурсов.
5. Вторичная переработка. Бумага и упаковочные материалы из древесных волокон хорошо пригодны для вторичной переработки – около 80% материалов можно переработать в новые продукты. Древесное волокно возможно перерабатывать до семи раз.
6. Биоэнергетика. Когда потенциал переработки древесного волокна израсходован, его можно объединить с остаточными продуктами лесной промышленности (щепой) и использовать для получения энергии для отопления, электричества и топлива для транспорта. Выделяющийся при этом биогенный углекислый газ снова поглощается растущими деревьями. Таким образом, экоцикл замыкается.

Большое внимание уделяется 100%-ному использованию каждого дерева. Из толстой части ствола делают стройматериалы и мебель. Более тонкая часть ствола используется для получения целлюлозы, которая затем превращается в бумагу, картон и текстиль. Мелкие ветки, крона и щепа подходят для производства биоэнергии, биотоплива и химических веществ.

Фото: efi.int/sites/default/files/files/publication-bank/2020/EFI_K2A_02_2020.pdf

Для России вопрос устойчивого лесопользования тоже актуален. Наталья Лукина, директор Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, подчеркивает в своих статьях, что России необходима лесная биоэкономика замкнутого цикла. Лес – это и деревянное домостроение, и биопродукты из древесины, порубочных остатков, отходов, целлюлозы, лигнина, и продукты фармацевтики, упаковка из бумаги и волокон вместо пластика, и продукты гигиены и ухода за здоровьем. Это также новые энергетические решения, продукты биоэнергетики и в конечном счете – новые рабочие места в городе и на селе.

Но для развития биоэкономики необходимо устойчивое лесопользование. По мнению Лукиной, действующий Лесной кодекс РФ поддерживает пагубную, истощительную модель использования лесов, поскольку позволяет вырубки в естественных лесах. Для сбалансированного использования лесов необходимо перейти от модели истощительного лесопользования к модели лесовыращивания целевых древесных пород для производственных нужд и обеспечения функционирования экосистемных услуг. Для сохранения биоразнообразия и устойчивости лесных экосистем Лукина предлагает изменить существующее в России зонирование лесного фонда по целевому назначению и поделить леса на четыре зоны:

• эксплуатационные леса с экстенсивным ведением лесного хозяйства;
• эксплуатационные леса с интенсивным ведением лесного хозяйства;
• защитные леса;
• леса дикой природы.

Такое деление позволит внедрять на ограниченных территориях модель интенсивного лесного хозяйства, ориентированную на лесовыращивание целевых пород, в том числе создание плантаций. В защитных и эксплуатационных лесах с экстенсивным ведением лесного хозяйства предусматривается выделение участков леса высокой природоохранной ценности, при этом леса дикой природы остаются на территориях, где практически нет лесопользования и доминируют природные процессы.

Среди других проблем, которые препятствуют развитию биоэкономики замкнутого цикла в России, эксперт называет следующие:

• отсутствие национальной стратегии развития биоэкономики;
• низкий уровень развития биотехнологий и мизерная доля России на мировых рынках биотехнологий;
• отсутствие объективного сравнительного анализа устойчивости цепочек создания добавленной стоимости на основе лесной биомассы, с одной стороны, и ископаемого топлива / минерального сырья – с другой;
• отсутствие у людей, принимающих решения, глубокого понимания реальной ценности биоразнообразия, поддерживающих и регулирующих лесных экосистемных услуг;
• отсутствие оценки одновременного предоставления лесами множества экосистемных услуг, синергии и компромиссов между ними;
• отсутствие достоверной информации о лесах;
• действующая модель истощительного использования лесных ресурсов («добыча бревен»);
• низкий уровень финансовой поддержки государством и бизнесом научных проектов и программ, нацеленных на развитие лесной биоэкономики;
• слабая осведомленность общества о выгодах и преимуществах лесной биоэкономики замкнутого цикла.

Экологическое объединение «Беллона» и компания по производству морепродуктов Lerøy запустили в 2014 году совместное предприятие Ocean Forest, цель которого – изучить возможности рынка по выращиванию морских водорослей и мидий для производства корма для рыб и биоэнергетики

Фото: www.leroyseafood.com

Новые модели сельского хозяйства и рыбоводства

Помимо лесной промышленности, биоэкономика замкнутого цикла опирается на устойчивое ведение сельского хозяйства и выращивание рыбы и других водных организмов. Эти отрасли, несомненно являясь частью биоэкономики, могут функционировать линейно или циклически. Это зависит от того, насколько нарушается естественный цикл питательных веществ – в первую очередь, азота и фосфора.

Большинство сельскохозяйственных производств в мире в настоящее время выращивают ограниченное количество культур на одних и тех же полях в течение многих лет. Естественным образом почва беднеет и нуждается в искусственном пополнении питательными веществами. На помощь приходят химически полученные удобрения. Кроме этого, в монокультурах быстрее и чаще развиваются вредители, грозя уничтожить урожай. Для борьбы с ними фермеры используют пестициды и гербициды, убивающие попутно и полезных насекомых и растения. Затем вместе с дождями излишки удобрений попадают в реки, вызывая переизбыток питательных веществ в воде и тем самым нарушая естественный баланс, стимулируя рост одних организмов и гибель других.

Биоэкономика замкнутого цикла предлагает изменить модель ведения сельского хозяйства и рыбоводства с целью поддержания естественного цикла питательных веществ в земле и воде. Для достижения этой цели развивается множество технологий, которые направлены, в первую очередь, на замену традиционных химических удобрений органическими, полученными, например, из отходов животноводства или рыбоводства, отказ от использования ядовитых пестицидов и гербицидов с предпочтением ротации и комбинации культур.

Важным также является использование всех частей выращенных растений и организмов для производства полезных продуктов, чтобы минимизировать отходы и максимально возвращать вещества в естественный цикл. К примеру, выращивание аквакультур связано с образованием большого количества побочных продуктов животного происхождения, не предназначенных для потребления в пищу человеком. К ним относятся: умершие из-за болезней или по другим причинам рыбы и морепродукты (7-10% от общей продукции); организмы, непригодные к употреблению по гигиеническим и санитарным причинам (~ 0,07%); их остатки, полученные в результате переработки продукта, например рыбьи головы, скелеты, плавники, внутренности и чешуя (до 70% переработанной рыбы); ил, состоящий из рыбных фекалий и остатков корма (в среднем на каждый килограмм корма, скармливаемого на рыбной ферме, образуется 1 литр ила).

В странах Европы мертвые организмы обычно сжигаются или превращаются в биогаз, а из остатков морепродуктов, полученных в результате производственного процесса, получают корма для животных и рыбий жир. Несмотря на то, что такое использование можно назвать безотходным, оно не вполне отвечает концепции замкнутого цикла – потенциал использования питательных веществ в побочных продуктах гораздо больше. Сейчас ведутся разработки альтернативных путей по использованию этих побочных продуктов, например производство биологических удобрений, которые бы лучше отвечали принципам циклической биоэкономики.

В 2017 году в рамках Ocean Forest были собраны первые 40 тонн бурых водорослей. Для их выращивания не требуется никаких дополнительных биоцидов или антибиотиков; необходимые питательные вещества уже есть в морской воде (попадая туда с сельскохозяйственными стоками или с отходами от рыбных ферм). Водоросли используются для производства кормов для коров и свиней, а мидии – для корма лосося на рыбных фермах

Госзакупки и финансовая поддержка

Внедрить новую экономическую модель без поддержки государства в современном мире практически невозможно. И развитые, и развивающиеся страны прибегают к государственным механизмам для стимулирования желаемых изменений в обществе. Биоэкономика замкнутого цикла – не исключение. Страны, у которых уже есть понимание необходимости развития биоэкономики, закладывают в свои стратегии механизмы государственной поддержки.

Финская стратегия развития биоэкономики предусматривает значительную помощь государства, в том числе:

• разработку критериев для устойчивых государственных закупок, чтобы можно было повысить конкурентоспособность биопродуктов при заключении государственных контрактов;
• поощрение муниципалитетов к внедрению устойчивых закупок на основе биоматериалов как части их отраслевых стратегий;
• разработку экономических инструментов, например системы сертификации, которая бы улучшила положение биопродуктов на рынке;
• обеспечение доступности финансирования рисков для компаний, стремящихся к росту биоэкономики, в рамках решений по государственному финансированию, направленных на повышение предприимчивости;
• приоритезацию биоэкономики посредством сотрудничества между поставщиками государственного финансирования для исследований и инноваций и выделение государственного финансирования исследований и инноваций на биоэкономику в пределах, разрешенных экономикой штата.

Схожие меры государственной поддержки заложены и в Норвежской стратегии развития биоэкономики. В ней также говорится о том, что вклад биоэкономики в достижение целей циклической и экологически безопасной экономики с низким уровнем выбросов парниковых газов является важным обоснованием для внедрения соответствующих мер государственной политики.

В России тоже можно найти некоторые меры государственной поддержки биоэкономики. Например, в Федеральном законе «Об отходах производства и потребления» предусмотрена возможность налоговых льгот и субсидий производителям биоразлагаемой упаковки и товаров.

Биотехнологии в России

В нашей стране также начали говорить о биоэкономике на государственном уровне, хотя и не системно, а с фокусом внимания только на создании инновационных биотехнологий. В 2012 году была принята комплексная программа развития биотехнологий на период до 2020 года, а в 2019 году был создан Координационный совет при Правительстве РФ по развитию биотехнологий. Цель программы – создать конкурентоспособные биотехнологии и выйти к 2020 году на объем биоэкономики в размере около 1% ВВП и к 2030 году – не менее 3% ВВП. Среди приоритетных отраслей выделены следующие:

• биофармацевтика и биомедицина;
• сельскохозяйственная и пищевая биотехнологии;
• промышленная биотехнология;
• биоэнергетика;
• природоохранная (экологическая) биотехнология;
• лесная биотехнология;
• морская биотехнология.

По объему финансирования лидирует биоэнергетика (367 млрд рублей за девять лет), промышленная и сельскохозяйственная биотехнологии (210 и 200 млрд рублей соответственно). Наименьшее финансирование было направлено на развитие экологической (30 млрд рублей) и лесной (45 млрд рублей) биотехнологий. В 2018 году заместитель директора Департамента стратегического развития и инноваций Министерства экономического развития РФ Ольга Кочеткова отметила, что у этой программы есть существенный недостаток – «в ней не было предусмотрено финансирование» и что планируется программу переработать. Но до сих пор новой программы по биотехнологиям или биоэкономике в России нет. Нет и официальных оценок реализации завершившейся программы.

Тем не менее примеры развития биотехнологий, которые бы соответствовали идее биоэкономики замкнутого цикла, в России найти несложно. Например, компания «Экобелок» в Московской области занимается биологической утилизацией пищевых отходов производств, ресторанов и магазинов с помощью насекомого черной львинки. Их сырье – это испортившиеся и потерявшие торговый вид фрукты и овощи, а также отходы зерновых производств, которые являются кормовой базой для личинок черной львинки. А из насекомых компания производит продукцию для сельского хозяйства:

• белковый концентрат – высушенную обезжиренную и измельченную биомассу, которую используют как источник белка и биологически активных веществ в кормах для сельскохозяйственных и домашних животных, птиц и рыб;
• биогумус – органическое удобрение, которое применяют как источник макро- и микроэлементов и улучшитель почвы;
• жир, богатый лауриновой кислотой, необходимый для косметологии, мыловарения и фармакологии;
• сушеные личинки – источник белка, жира и углеводов в кормах для сельскохозяйственных животных, птиц и аквакультуры;
• живые личинки – которых используют как корм для насекомоядных животных, птиц, рептилий, амфибий и рыб, а также в качестве живой насадки в рыбной ловле.

За сутки на производстве компании перерабатывается 10 тысяч тонн пищевых отходов. Теоретически технологию можно также применять для утилизации навоза и сточных вод, но если они загрязнены тяжелыми металлами, то употребившие их в пищу личинки насекомых не смогут быть переработаны в качественные удобрения и корма.

Кристина Афанасьева, менеджер по устойчивому развитию компании, поясняет, что преимущество переработки отходов с использованием черной львинки в том, что такое производство выделяет меньше парниковых газов, чем классическое компостирование. По ее мнению, идеальная бизнес-модель должна выглядеть так: на окраине города построено производство, собираются органические отходы и производятся органические удобрения, которые нужны для сельского хозяйства или благоустройства города. Рядом можно построить установки по выращиванию рыб, которые будут кормить население города и создавать рабочие места.

Другой пример – установка для переработки органических отходов в биогаз на производстве компании Danone в городе Чехов. Метанайзер перерабатывает остатки производства, брак и продукцию с истекшим сроком годности. Биореактор метанайзера с помощью химического процесса вырабатывает метан, который обогревает часть завода. Благодаря метанайзеру завод сокращает выплаты на утилизацию и затраты на отопление, одновременно уменьшая выбросы CO2.

Кроме этого, в компании действует программа фудшеринга. Произведенную, но не реализованную продукцию компания отдает в Фонд продовольствия «Русь» и другие благотворительные фудбанки, которые потом распределяют ее по малообеспеченным семьям.

В компании продвигают идею замкнутого цикла в товарах и на производстве. Василий Фокин, ответственный за устойчивое развитие компании Danone в России и СНГ, считает, что замкнутый цикл не только полезен для экологии, но и позволяет повысить эффективность производства.

Еще один удачный пример циклической экономики – договор между российским отделением ИКЕА и Солнечногорским опытно-экспериментальным механическим заводом об утилизации бумажных уголков, в которые упаковывают мебельные части. В «ИКЕЕ» таких уголков образуется до 35 тонн в месяц. Ранее компания оплачивала их вывоз и захоронение. Для Солнечногорского завода, единственного в России предприятия, которое производит изделия и упаковку из пульперкартона (материал из бумажного волокна, по виду и свойствам похожий на папье-маше), бумажные уголки – ценное сырье. К тому же оно в два раза дешевле средней стоимости макулатуры. Таким образом, выгоду от соглашения получили сразу обе компании.

Подводя итоги, можно сказать, что биоэкономика замкнутого цикла предлагает человечеству использовать возобновляемый природный капитал для обеспечения своей жизнедеятельности в гармонии с природой. И от того, насколько впишется наша хозяйственная деятельность в естественные круговороты веществ на Земле, зависит, как долго мы сможем пользоваться ее ресурсами.

Ксения Вахрушева, Беллона.