Агролесоводство — это система выращивания сельскохозяйственных культур и разведения скота одновременно с ведением различных форм лесного хозяйства (сбор, выращивание недревесных, лекарственных и пищевых продуктов) на лесных или закустаренных землях. Возникающие при этом эффекты способствуют повышению ресурсоэффективности, монетизации экосистемных услуг, диверсификации видов деятельности, более полному использованию потенциала производства биомассы. Для России, как для страны с обширными лесными площадями, зачастую используемыми неоптимальным образом, задача распространения агролесоводческих систем крайне актуальна. Применение таких технологий позволит повысить экономический потенциал лесных территорий, качество почвы и воды, а также снизить объем выбросов углекислого газа в атмосферу Земли. В настоящем выпуске описаны перспективные технологии необходимые для поддержания продовольственной и экологической безопасности страны, повышения эффективности лесопользования: роботизированные системы с роевым интеллектом, генномодифицированные породы деревьев, системы автоматической лесоинвентаризации.
Изменение климата, обусловленное выбросами парниковых газов, становится все более острой глобальной проблемой. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли в 2016 г. преодолела психологически значимую отметку в 400 ppm (parts per million — частицы СО2 на миллион частиц воздуха). Ожидается, что к концу столетия концентрация СО2 может увеличиться примерно в 2 раза. При этом, несмотря на устойчивый рост солнечной и ветровой энергетики, конкурентоспособной альтернативы традиционным технологиям сжигания углеводородов до сих пор не существует. По данным Международного энергетического агентства, наибольшая доля выбросов углекислого газа приходится на предприятия черной металлургии (30%) и цементной промышленности (26%). Спрос на продукцию этих отраслей вырастет к 2050 г. на 30% и 22% соответственно. Технологии улавливания и захоронения углерода (carbon capture and storage technology — CCS) признаны критически важными для сдерживания роста температуры на планете в пределах 1,5–2 °С к 2050 г. Применение этих технологий — эффективный способ существенно снизить объем выбросов «грязных» предприятий. Используемый метод аминовой очистки, в силу запретительной дороговизны, не нашел широкого применения в промышленности. Однако новые технологические решения (например, применение ферментов, мембран и хемосорбентов) будут способствовать удешевлению данного метода и его широкому внедрению.
Для предотвращения глобальных вызовов в сфере продовольственной и биологической безопасности человечеству необходимо сельское хозяйство нового типа, соответствующее модели циркулярной (безотходной) экономики и принципам устойчивого развития. Вопросам перехода к новой экономической модели и к «интеллектуальному» сельскому хозяйству как ее неотъемлемому компоненту уделяют все большее внимание ведущие международные организации и национальные правительства. «Интеллектуальное» сельское хозяйство основано на применении автоматизированных систем принятия решений, комплексной автоматизации и роботизации производства, а также технологиях проектирования и моделирования экосистем. Оно предполагает минимизацию использования внешних ресурсов (топлива, удобрений и агрохимикатов) при максимальном задействовании локальных факторов производства (возобновляемых источников энергии, биотоплив, органических удобрений и т.д.).Описанные в настоящем выпуске информационного бюллетеня перспективные технологии «интеллектуального» сельского хозяйства обеспечивают эффективную, экологически безопасную борьбу с вредителями, восстановление и сохранение полезных свойств почв и грунтовых вод, а также дистанционный интегрированный контроль соблюдения сертификационных требований органического сельского хозяйства.
Показатели душевого потребления рыбы в мире постоянно возрастают вследствие увеличения численности населения, упрощения процедур международной торговли, повыщения популярности рыбных продуктов как здоровой пищи. Этот рост обусловлен также усилением браконьерства в отдельных регионах и нарушениями экологических норм. В последние десятилетия устойчивые уловы по большинству промысловых видов достигли допустимых пределов. На биопродуктивности Мирового океана негативным образом сказывается прилов нецелевых видов рыбы во время промысла. Смягчить эти и другие проблемы позволят технологические решения для развития рыбоводства и рыболовства на новом уровне. В настоящем выпуске информационного бюллетеня охарактеризованы три технологических тренда, которые приведут в среднесрочной перспективе к созданию методов получения икры ценных пород рыб без убоя и потрошения, современных способов рециркуляции, очистки и обеззараживания воды, а также к появлению разработок в области снижения нецелевых приловов. Описанные направления технологического поиска повышают эффективность аквакультурного производства при снижении экологической нагрузки на окружающую среду.
Растущие стандарты потребления, распространение городского образа жизни, ускорение цикла замены бытовой техники и электроники имеют обратную сторону — увеличение объемов твердых бытовых отходов (ТБО), воздействующих негативно на здоровье человека и состояние экосистем. Для складирования отходов отчуждаются огромные площади земельных угодий, потенциально пригодных для сельского хозяйства и рекреации. Внешний вид свалок, распространяемые ими загрязнения, частые случаи самовозгорания с выделением ядовитого дыма делают их окрестности непригодными для проживания, эстетически непривлекательными. Минимизировать негативное влияние ТБО пытаются посредством более эффективного их захоронения, сокращения площадей свалок, производства энергии из мусора, предотвращения выбросов токсичных веществ. Ведутся также разработки, позволяющие повторно использовать ценные компоненты отходов, в частности редкоземельные металлы. В этом выпуске информационного бюллетеня представлены некоторые перспективные технологии, связанные с утилизацией отходов: технологии автоматической сортировки ТБО, технологии высокотемпературного пиролиза и технологии экранирования грунтов от фильтрата свалок.
В XXI веке достаточно остро стоит проблема обеспечения человечества продовольствием. Ни двух-трехкратный рост урожайности основных агрокультур во второй половине XX века, ни внедрение генетически модифицированных видов растений не решают двух важнейших проблем сельского хозяйства — деградации почв и зависимости урожаев от природных катаклизмов. В результате деятельности человека деградации подверглась четверть плодородных земель, ее прямые негативные последствия испытывает до 15% населения планеты. Колебания мирового урожая зерна в результате засух до сих пор могут стать ключевым фактором политической нестабильности в развивающихся странах.
Широкое распространение сверхинтенсивного роботизированного растениеводства, при котором исчезнут зависимость урожая от погодных условий и потребность в больших площадях сельхозугодий, позволит поднять уровень продовольственной безопасности человечества на принципиально новый уровень. Мегаполисы, поселения на Крайнем Севере и в пустынях выйдут на самообеспечение продовольствием за счет локальных многоэтажных агрокомплексов, использующих синтетические питательные растворы вместо почвы.
Россия обладает 16% мировых лесных ресурсов, которые на сегодняшний день используются недостаточно эффективно. В стране заготавливается до 200 млн кубометров древесины в год, при этом, по разным оценкам, 30–50% лесной биомассы не вывозится с делянок или переходит в отходы деревообработки. Ценные целлюлозные волокна древесины весьма ограниченно применяются за пределами бумажной промышленности. Не только в России, но и в развитых странах все еще не реализован всеохватный оперативный контроль возникновения лесных пожаров, и они остаются стихийным бедствием.Решению этих проблем лесного хозяйства будут способствовать технологии, позволяющие развивать возобновляемую биоэнергетику на базе лесных ресурсов, шире использовать древесное сырье (например, в легкой промышленности), создавать спутниковые системы для отслеживания малых очагов горения леса в режиме реального времени.
В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены краткие характеристики трех перспективных технологических трендов в области рационального природопользования, связанных с экологически безопасным освоением Арктики.
