Ежегодно сельское хозяйство производит колоссальные объемы отходов, которые, оседая на свалках, выделяют токсичные соединения и парниковые газы, загрязняют почву и воду. Современная "линейная" модель экономики — "произвести-потребить-выбросить" — приводит к потере до 40% мирового продовольствия и серьезному ущербу для природы.

"Решением этой проблемы является переход к "экономике замкнутого цикла", где отходы не выбрасываются, а повторно используются, перерабатываются и возвращаются в производство, создавая добавленную стоимость, — объясняет Наталья Шелепина. — Учитывая вышеизложенное, мною была предложена модель повторного использования отходов переработки зерна — на примере зерна гороха".

Исследование профессора Шелепиной сфокусировано на отходах переработки гороха — оболочках, зародышах, сечке и мучке. Эти "побочные продукты" богаты пищевыми волокнами, белками, липидами и витаминами, что открывает широкие возможности для их использования.

Из зародышей и мучки можно получать пищевые и кормовые добавки, а также фармацевтические препараты. Гороховая оболочка, основной компонент которой — целлюлоза, может служить сырьем для производства биоразлагаемой упаковки, биотоплива, биоэнергии и даже биопластика, предлагая альтернативу ископаемым ресурсам. Также из гороховых отходов можно получать адсорбенты и кормовые продукты.

Внедрение системы "экономики замкнутого цикла" приносит неоспоримые преимущества. Экологические — сокращение выбросов углекислого газа, замедление глобального потепления, уменьшение объемов свалок, экономия природных ресурсов и повышение плодородия почв. Экономические — появление новых рыночных возможностей и цепочек создания стоимости, повышение рентабельности производств за счет экономии сырья и снижения платы за утилизацию отходов. Есть и социальные аспекты: создание новых рабочих мест, активное использование местного сырья, повышение благосостояния и польза для здоровья населения.

По выводам исследования, наиболее перспективными направлениями в этой сфере являются биотехнологии, производство биотоплива и биоэнергии, а также нанотехнологии. В ближайшем будущем особое значение приобретут "фермы полного цикла", объединяющие растениеводство, животноводство, производство биогаза и переработку урожая в единую безотходную систему.

Сейчас таковых в России еще нет, однако в "Стратегии развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов производства и потребления на период до 2030 года" отмечено, что к 2030 году предусматривается повышение индекса использования вторичных ресурсов и сырья из отходов в отраслях экономики до 32,0%. И есть примеры уже работающих предприятий, которые специализируются на переработке отходов именно гороха. Так, в городе Тольятти в 2018 году компанией "Евротехнологии" запущен завод, выпускающий гороховый протеин для комбикормовой индустрии, а также гороховую муку и крахмал. В Тюменской области в 2023 году агрохолдингом "Юбилейный" открыт завод "ПротеинСиб", выпускающий изолят горохового белка, клетчатку и крахмал. На проектную мощность завод должен выйти в 2029 году.

"SWOT-анализ преобразования сельскохозяйственных отходов в продукты с добавленной стоимостью показал, что эффективность переработки во многом зависит от качества отходов, — отмечает Наталья Шелепина. — В настоящее время как один из наиболее перспективных методов управления отходами переработки зерна рассматриваются нанотехнологии. Предлагаются термохимические и биохимические методы переработки, а также интегрированные методы, (например, сочетание анаэробного сбраживания и микробной ферментации), что позволит, например, получать возобновляемую энергию в виде биогаза и биохимикаты".

Наиболее устойчивой технологией управления сельскохозяйственными отходами является биологическая конверсия, предполагающая совместное производство двух-трех продуктов с добавленной стоимостью.

В ближайшем будущем особенно актуальным станет подход к управлению отходами, объединяющий различные подсистемы сельскохозяйственного производства. Примером является система растениеводство-животноводство-биогаз-переработка урожая (CLBCR), предложенная учеными из Китая и США. Она включает три подсистемы: растениеводства, животноводства и производства биогаза. Циклическая утилизация сельскохозяйственных отходов связывает эти подсистемы и расширяет возможности в направлении высокоэффективной переработки.

"Продвижение и реализация концепции циркулярной экономики в сфере сельскохозяйственного производства является эффективным инструментом управления отходами, способным существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду и открыть новые горизонты для развития", — подчеркивает Наталья Шелепина.

Исследование профессора Шелепиной "Комплексная биоэкономика отходов переработки гороха" опубликовано в авторитетном научном издании "BIO Web of Conferences" по материалам Международной научной конференции по биотехнологии и пищевым технологиям БФТ-2025 (Ереван). Работа проведена в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов "Приоритет 2030" национального проекта "Молодежь и дети". ТГУ является участником программы с 2021 года.