К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОМИЦЕТОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

На территории Дальневосточного федерального округа (ДФО) сосредоточена практически половина лесов Российской Федерации, при этом на долю эксплуатационного лесного фонда распределяется порядка 50%, вторая половина относится к защитным, заповедным, низкополнотным, притундровым и резервным лесам, что обусловлено рядом природных и нормативно-правовых факторов. Леса Дальнего Востока представлены преимущественно хвойными породами, доминирующую роль выполняют лиственничники. На юге региона имеются сложносоставные леса с преобладанием дуба монгольского, липы амурской, ясеня маньчжурского. Что также дает основные запасы дубовых лесов России – около 80%.

Лесистость территории крайне неравномерная, обусловлена климатическими факторами, особенностью рельефа и почвенного состава.

Основные объемы заготовки древесины фиксируются в трех лесных районах – Дальневосточном таежном (большую часть которого занимает Хабаровский край), Приамурско-Приморском  хвойно-широколиственном (в него входят южные районы Хабаровского края) и Байкальском горном и составляют около 12 млн. м3/год

Лесистость территории Хабаровского края в 2023 году составила 66,6%

Особенность территории размещения предприятий лесозаготовки и лесопереработки в крае, объемы и мощности производства, рыночные и правовые отношения – являются маркерами экономической целесообразности и экологического благополучия действия производства.

Учитывая рынок предприятий, высокую долю имеют представители малого и среднего бизнеса, в свою очередь обладающие определенными рисками. Исходя из этого, удобным вариантом предприятия является его узкая локализация на местности, включающая максимальное количество действий с сырьем, продуктами и отходами производства. Последние, в свою очередь, часто создают ряд трудностей с экономической, правовой и экологической стороны. Варианты обращения с отходами многократно рассматриваются отечественными и зарубежными авторами

Предприятия лесного комплекса накапливают значительное количество отходов – щепы, опилок, стружки, веток и др., которые часто остаются неутилизированными, что приводит  к загрязнению окружающей среды, увеличению выбросов углерода и негативному воздействию на экосистемы.  Переработка древесных отходов позволяет извлекать дополнительную прибыль из материала и производить продукт с высокой добавленной стоимостью – древесные плиты, биомассу для энергетики, биоуголь или компост. Наиболее эффективными будут технологии, не требующие сложного технологического процесса и дорогостоящего оборудования, например, биокомпостирование с получением удобрений, повышающих эффективность лесовосстановления и выращивания сельскохозяйственных культур. 

Существует несколько методов биокомпостирования древесных отходов: смешивание с органическими материалами, анаэробное разложение, термофильное компостирование, вермикомпостирование, биодинамическое компостирование, компостирование с использованием микробных добавок и др. Исходя из практических условий реализации эксперимента – без создания искусственно-регулируемых параметров в естественной среде в местах скопления отходов нами был выбран способ микробиологической переработки с получением комплексного органо-минерального удобрения. Технология разработана и запатентована  группой ученых ФГБУН Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН

Ключевые моменты и особенности способа утилизации представлены схемами (рисунок 1, 2) 

Рисунок 1 - Достоинства микробной переработки опилок с применением грибов биодеструкторов

DOI:10.60797/JAE.2025.53.2.1

Рисунок 2 - Основные достоинства способа утилизации древесных опилок с применением композиции дереворазрушающих микроорганизмов для получения комплексного органо-минерального удобрения

DOI:10.60797/JAE.2025.53.2.2

Предложенный способ показывает высокую эффективность, в лучшую сторону отличается от предложенных ранее способов ускоренного компостирования

[12]

.

Схема биодеструкция древесины грибами представлена на рисунке 3

Рисунок 3 - Этапы заселения древесины грибами-деструкторами

DOI:10.60797/JAE.2025.53.2.3

Ксилотрофные грибы способны развиваться на субстратах, богатых углеродом, растут на ослабленных деревьях и являются активными деструкторами. Они включают разнообразные виды из различных систематических групп: Ascomycota, Deuteromycota, Basidiomycota. Экологическая разнообразность ксилотрофов связана с их обитанием на древесине разной степени разложения и продуктах её биологического распада, образуя узкоспециализированные группы (бурая гниль, белая гниль, мягкая гниль, смешанная гниль и другие). Основную роль в разложении лигноцеллюлозного комплекса растений играют ксилотрофные базидиальные грибы благодаря их широкому спектру специфических окислительных ферментов, что позволяет им успешно колонизировать древесные субстраты. Ведущая роль в природных экосистемах принадлежит афиллофоровым грибам – более 50% известных дереворазрушающих грибов. По ряду работ установлено, что грибы белой гнили разлагают целлюлозу быстрее, чем лигнин, что приводит к изменению цвета древесины на более светлый, древесина становится более легкой и хрупкой. Грибы бурой гнили проявляют высокую активность при разложении лигнина и целлюлозы, в результате древесина темнеет, теряет прочность и становится ломкой

[12]

,

[13]

, (рисунок 4) Эти свойства белой и бурой гнили делают их наиболее перспективными при потенциальном использовании в переработки отходов хвойных пород.  

Был проведен эксперимент по биокнверсии древесных отходов мелкой фракции (опилки, стружка в примерном объемном соотношении 7:1), полученных на лесозаготовительном участке в Ванинском районе Хабаровского края, в составе преобладают хвойные породы (лиственница и сосна). Использовалась  ассоциация микроорганизмов (Acremonium sp., Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor, Phanerochaete chrysosporium Burds., Sporotrichum pulverulentum),  предоставленная учеными ФГБУН Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН.

Схема эксперимента в лабораторных условиях соответствовала технологии описанной в патенте № 2701942 (пример 2). 

По результатам эксперимента, в завершении периода конверсии был исследован состав полученного субстрата (таблица 1).

Таким образом, из таблицы 1 видно, что в процессе обработки опилок ассоциацией микроорганизмов компост обогащается основными питательными элементами, большая часть которых находится в усваиваемой растениями форме. Результат применения ассоциации микроорганизмов на древесных отходах хвойных пород деревьев, показал, что при достаточном внесении дополнительного источника азота для питания микроорганизмов можно получить субстрат с благоприятным составом для использования в качестве удобрения. Далее необходимо протестировать полученный субстрат на сельскохозяйственных культурах с целью установления влияния рост и развитие растений.

Разрушение древесины под действием микромицетов существенно изменяет ее свойства:  с увеличением степени разложения повышается влагоемкость

Разработка технологии биодеструкции имеет  особую ценность для территории Хабаровского края, где только на лесозаготовительных и деревоперерабатывающих предприятиях каждый год образуется от 1,2 до 1,5 млн. тонн отходов древесной биомассы, которые отрицательно влияют на экологическую и пожарную обстановку в регионе. При этом природная ограниченность почвы по плодородному слою и питательным веществам требует поиска локальных решений. Как показывают исследования, древесные отходы  являются потенциальным сырьем для производства органических биоудобрений, востребованных как на внутреннем, так и на внешнем рынке производителей сельскохозяйственной продукции.