Когда добывают нефть, вместе с ней получают и побочный продукт — попутный нефтяной газ (ПНГ). По составу он похож на природный, но содержит больше примесей, поэтому нефтяники-первопроходцы его просто сжигали. Если вы видели в видеороликах или в реальности факел над месторождением — это как раз так называемая свеча для уничтожения ПНГ.
В современной нефтянке факелы тоже остались, но их количество стремятся сокращать: все-таки при горении образуется углекислый газ, а это плохо влияет на атмосферу. Гораздо безопаснее применять ПНГ с большей пользой.
В 2006 году в ХМАО использовали 82,5% попутного газа, а остальной просто сжигали. Через десять лет — в 2016-м — использовалось уже 95,5% ПНГ, а к 2023 году — до 95,8%. Между тем, принятая Югрой программа предусматривает, что к 2030 году добывающие компании региона должны научиться использовать уже 97% ПНГ.
Есть несколько способов добрать недостающие полтора процентных пункта. Можно отапливать дома, закачивать газ обратно в скважину, чтобы подтолкнуть к поверхности остатки нефти, даже майнить биткоины. А можно сделать из газа еду — но не для людей, конечно, а для животных. Эту технологию придумали в СССР еще 60 лет назад, а сейчас похожее производство пытаются возродить сразу несколько российских компаний.
Рассказываем, как советские ученые научились кормить животных нефтью и газом вместо сои, почему целая отрасль развалилась за несколько лет и кто в мире все еще надеется на этом заработать.
Зачем придумали белковые добавки
В 1960-х СССР озаботился тем, что в рационе граждан не хватало мяса. Чтобы получить животный белок для 210 млн человек, нужно было кормить универсальным протеином поросят, телят и другой скот. Как тогда, так и сейчас, для подкормки использовали сою: белковая добавка из нее дает неплохие показатели по приросту массы. Но вот проблема: в советской стране соя росла плохо, и приходилось покупать ее у запада, что и дорого, и сложно.
Придумать достойную замену сое поручили ученым. Они нашли изящное решение — выращивать биомассу из дрожжей рода Candida, вскормленную на продукте обработки нефти — н-парафинах. Получившийся на их основе белково-витаминный концентрат (БВК) назвали паприном, и в 1968 году запустили первый опытный завод по производству БВК в Башкирии.
Одной из создательниц паприна была доктор биологических наук Нина Градова. Сейчас она профессор-консультант кафедры биотехнологии в Российском химико-технологическом университете им Д. И. Менделеева. В 1960-х же Нина Борисовна работала во Всесоюзном научно-исследовательском институте белковых веществ.
«Я сначала стала заведующей лабораторией микробиологии, а потом замдиректора по науке этого института. Меня идея [создания микробного белка], прямо скажем, безусловно вдохновляла», — вспоминает Градова.
По ее словам, именно нефтепродукты для сырья выбрали неслучайно. Что будут есть бактерии — это 70% себестоимости продукта, и коллеги ученой подсчитали, что парафины были «самым экономичным» сырьем.
КАК ИЗ НЕФТИ ПОЛУЧАЕТСЯ БЕЛОК
В 1971-м группе ученых, разработавших эту технологию, дали Государственную премию СССР и премию Совета министров. Среди них была и Нина Градова: «Конечно, я была горда и за нашу науку, и за коллектив, который стоял за мной. Это было справедливой оценкой работы всего института».
Как развивалось производство
Параллельно ученые исследовали, можно ли кормить бактерии газом. Оказалось, можно! В 1983 году на Светлоярском заводе белково-витаминных концентратов запустили выпуск гаприна — кормовой добавки из бактерий, выращенных на метане. Мощность — 1 тыс. тонн белка в месяц.
15-летний разброс между стартом производства паприна и гаприна объясняется просто. Нужно было, по словам Градовой, создать новую цепочку производства и решить ряд новых проблем — например, со взрывоопасностью газа. Также ученые проверяли безопасность обоих концентратов. Над этим работал целый институт питания, вспоминает профессор:
«В 1977-1980 году прошли государственные испытания как самого паприна, так и мясных продуктов из сельскохозяйственных животных из разных климатических регионов и разных возрастов, в корме которых использовался паприн. Было проведено более 100 опытов на 4 тыс. тонн продукта из разных партий. Продукт признали безопасным и разработали ГОСТ. В стандарте прописали допустимый для животных и человека уровень содержания остаточных углеводородов и оптимальную дозу ввода паприна в кормовые рационы».
В 1984 году испытания БВК завершились. Власти признали кормовую добавку пригодной для всех видов сельскохозяйственных животных, птицы, пушных зверей и рыб.
Показатели впечатляли. Из тонны парафинов выходило около тонны биомассы. Из тонны газа выход был чуть меньше, но тоже высокий — 700-800 кг. В журнале «Химия и Жизнь» писали, что белок, полученный микробиологическим путем, усваивался лучше, чем все традиционные корма: соевый и подсолнечный шрот, рыбная мука, горох, мясо-костная мука. Добавка увеличивала суточный прирост веса животных в 1,5-2 раза и при этом уменьшала расход корма на 20-30%.
В 1989 году в стране было восемь заводов, где производили БВК на спиртах, парафинах и метане. Они, как рассказывал в интервью тому же журналу «Химия и Жизнь» министр медицинской и микробиологической промышленности СССР Валерий Быков, совместно выпускали более 1 млн тонн кормовых добавок.
Власти планировали построить еще столько же заводов. Но к этому моменту над разработкой уже сгущались тучи.
Почему восторг сменился подозрением
Зимой 1987 года на паприновом заводе в городе Кириши Ленинградской области случилась авария. В реку Волхов попали неочищенные сточные воды с производства. Затем 11, 12 и 24 апреля произошло несколько выбросов. Местные жители связали эти происшествия со вспышкой аллергических заболеваний, астм, бронхитов и смертью 12 детей.
Началось расследование. Врачи не установили прямой связи между здоровьем горожан и производством именно биоконцентратов. Специалисты скорее отмечали, что белок — лишь малая часть всех выбросов, а город в целом страдает от деятельности разных производств (к тому моменту там работал, например, Киришский нефтеперерабатывающий завод, действующий до сих пор).
Но жителей результаты не убедили. Они стали выходить на протесты. 1 июня такой митинг собрал 12 тыс. человек. Завод приостановили для реконструкции. Это породило бурные обсуждения в прессе, и природозащитные ячейки появились не только в городе Кириши, но и других населенных пунктах, где было производство паприна.
«[Мы выявили] возможное аллергенное воздействие на человека белковой пыли от паприна в определенных концентрациях. Это влияние подобно другим белковым продуктам, таким как соевая мука, пыльца цветущих деревьев и растений. Оно вызвало подъем аллергических заболеваний в городе Кириши и тревогу населения», — подтверждает профессор Градова.
В 1989 году Сибирское отделение Академии наук СССР опубликовало аналитический отчет «Производство кормового микробного белка. Экологические проблемы», где подробно описано влияние паприна на человека и результаты многолетних опытов. В конце отчета автор сделала вывод, что паприн — безопасная добавка, но при соблюдении всех условий как производства концентрата, так и кормления животных. Если ГОСТ нарушали, от выбросов заводов люди чаще болели астмой, бронхитом и аллергией, а животные, перекормленные паприном, отставали в развитии и болели.
К ЧЕМУ ПРИВОДИЛО ЗЛОУПОТРЕБЛЕНИЕ ПАПРИНОМ
«Нужно было обязательно соблюдать допустимую концентрацию микробного белка в конечном продукте — комбикорме. ГОСТ предусматривал допустимый безопасный для животных и человека уровень содержания остаточных углеводородов в мясе (не более 0,4%) и оптимальную дозу ввода паприна в кормовые рационы: не более 20% по протеину и до 5% по весу корма», — приводит данные Градова.
Как закончилась целая отрасль
Общественники смогли убедить власти в том, что нормы производства надо пересмотреть. Киришский завод модернизировали: ученым и инженерам удалось сократить годовые выбросы белка в атмосферу в 40 раз.
«После доработки узлов водоочистки ни один литр воды с завода не спускался в реку Волхов. [А газовоздушные выбросы] всех восьми заводов БВК обеспечивали качество в соответствии с нормой ПДК, утвержденной Минздравом СССР», — рассказала NEFT Нина Градова.
Тем не менее, на научно-практической конференции «Производство и использование кормового белка: современное состояние и перспективы», которая прошла в Томске в феврале 1989-го, большинство участников поддержали запрет на производство и использование паприна. В основном они опасались, что государство не сможет обеспечить безопасное производство. Люди были напуганы.
Впрочем, у многих ученых и чиновников было и альтернативное мнение по поводу тех событий. Активистов критиковали, что они голосуют за отмену БВК, не являясь специалистами в вопросе.
«Я бы не сказала, что народ был сильно против настроен. Было много хороших рабочих мест, был хороший продукт, который использовался. Тему [с городом Кириши] подхватило зеленое движение страны, выступающее часто без учета результатов исследований. Это были выступления отдельных инициативных групп в городе Кириши и журналистов, увидевших в этом развитие демократизации общества», — вспоминает Нина Градова.
По ее мнению, в результате у людей сформировалось несправедливое мнение по поводу БВК, которое мешало отрасли развиваться. А еще это не дало стране снизить зависимость от импорта белка. Профессор считает, что это «было в интересах соевого американского лобби».
Через полгода завод в Киришах закрыли. В 1991 году с развалом Союза было ликвидировано министерство, которое заведовало отраслью. За ним последовали и другие предприятия. Так как борьба с паприном распространилась и на другие концентраты, в 1994 году закрылся и завод по производству гаприна. Последним был Новополоцкий завод БВК в 1995 году.
Активы микробной отрасли передали в частные руки. Время от времени некоторые проекты, например, Новополоцкий завод, снова пытались запустить, но процесс создания БВК требовал и большой научной базы, и денег, которых у вновь созданного государства не было.
«Безусловно, это было тяжело воспринимать, — вспоминает Нина Градова. — Мы все понимали неправильность и несправедливость этого решения. Была разрушена агропромышленная инфраструктура, уничтожена биотехнологическая отрасль и резко возросла зависимость страны от импорта животного белка. Уничтожение на металлолом уникального промышленного оборудования было непонятно как рабочим и сотрудникам заводов, так и научным сотрудникам и инженерам института».
Когда все снова полюбили белок из газа
Но, как выяснилось, труды ученых никто не забыл. Технологию практически параллельно развивали и на западе — там исследования проводили нефтяные гиганты British Petroleum (BP), Shell, норвежская Statoil (сейчас Equinor). Последняя даже добилась определенных успехов и построила завод, где делали аналог паприна. Однако к 2006 году производство, как пишет британский журнал New Scientist, закрылось из-за повышения цен на газ — в рыночной системе отрасль оказалась зависимой от цен на энергоносители.
Сейчас мировой тренд — создание белковой массы из природного газа, то есть то, что в СССР называли гаприном и производили на Светлоярском заводе. Например, BP в 2019 году инвестировала 30 млн долларов в Calysta Inc., производителя белковых кормов для животных с использованием природного газа из США. Датская компания Unibio разработала собственную технологию производства протеина из метана. В целом же, исследователи считают, что к 2035 году рынок альтернативного белка будет стоить 290 млрд долларов.
О белках из парафинов уже никто не говорит, хотя и то, и другое, как уверяет Нина Градова, безвредно при правильном использовании:
«Паприн и гаприн — это два разных продукта с разными показателями качества и технологиями получения, но оба безопасны при включении в корма по рекомендуемым нормам. Однако восстановление промышленного производства паприна в настоящее время не реально. Несколько небольших компаний продолжают получать БВК при культивировании бактерий на природном газе. Метанокисляющие бактерии не патогенны».
Весомым аргументом в пользу метанового белка является и то, что в 1995 году он получил разрешение на использование в Евросоюзе. Компании биотеха вовсю продолжают развивать технологию.
Как налаживают производство в России
Из больших отечественных игроков технологией интересовался «Газпром», а «Татнефть» даже создала «дочку» для производства метанового белка — ООО «ТН-Биопротеин».
Появляются время от времени и энтузиасты-стартаперы. Однако они не особо общительны. Например, в 2018 году компания Protelux запустила производство метанового белка и к 2021 году могла выпускать до 6 тыс. тонн продукта. NEFT попыталась связаться с владельцами, однако они рассказывать о работе отказались, сославшись на «переходный период» в компании.
Для этой публикации NEFT обращалась в компании «Метаника», «Гипробиосинтез», «Импактбио», но ответа так и не получила. Зато на сайте «Метаники» можно найти характеристики установки по производству протеина из газа и узнать, что одна такая машина перерабатывает 8 млн кубометров метана в год.
Нина Градова все еще следит за отраслью и надеется на ее возрождение:
«Это перспективная технология. Путь уже был проторен нами, а компании сейчас ферментеры улучшают, проводят большое количество исследований. Ведь всегда есть узлы, которые нужно совершенствовать, и новые проблемы, которые нужно решать.
Однако, к сожалению, уже очень долго идут лабораторные исследования — более десяти лет — и практически нет стабильно работающих опытных установок. Компании делают одну и ту же работу по кругу. А потом оказывается, что деньги заканчиваются, и нужен новый спонсор, которого пока не видно».
