Еколого-економічні аспекти виробництва мінеральних добрив та одержання мулових мас стічних вод

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33730/2310-4678.4.2025.346187

Ключові слова:

процес Габера–Боша, парникові гази, енергетичні витрати, сировинна база, циркулярна економіка, агрономічна цінність, очищення стічних вод, сталий розвиток

Анотація

У статті розглянуто сучасні підходи до забезпечення сільського господарства поживними речовинами з позицій ресурсоефективності, енергоощадності та сталого розвитку. Основну увагу приділено порівнянню сировинних і енергетичних витрат на виробництво традиційних мінеральних добрив та одержання мулових мас стічних вод (ММСВ) як альтернативного виду органо-мінеральних добрив. Показано, що виробництво мінеральних добрив, зокрема азотних, є надзвичайно енергоємним і супроводжується значними обсягами викидів парникових газів — CO2, N2O та CH4, які негативно впливають на стан довкілля та сприяють глобальним кліматичним змінам. Для синтезу аміаку, який є основним компонентом азотних добрив, необхідна велика кількість природного газу, електроенергії та водню. Виробництво фосфорних і калійних добрив також базується на використанні невідновлюваних мінеральних ресурсів, видобуток яких призводить до деградації земель, утворення токсичних відходів і забруднення водних об’єктів. На відміну від цього, ММСВ утворюються природним шляхом у процесі очищення комунальних і промислових стоків, тому не потребують додаткового залучення природних ресурсів. Основні енергетичні витрати під час їх отримання припадають на процеси подачі, фільтрації, аерації, зневоднення та стабілізації, проте в цілому вони в кілька разів нижчі, ніж під час виробництва традиційних мінеральних добрив. До складу ММСВ входять органічна речовина, сполуки азоту, фосфору, калію, кальцію, магнію, а також мікроелементи, необхідні для росту й розвитку рослин, що забезпечує їхню високу агрономічну цінність. У контексті переходу до циркулярної економіки використання ММСВ як добрива є перспективним напрямом для підвищення екологічної, енергетичної та економічної ефективності аграрного виробництва. Застосування таких добрив дає змогу зменшити залежність агросектору від викопних ресурсів, скоротити викиди парникових газів, мінімізувати обсяги захоронення відходів і сприяти створенню замкнених циклів використання ресурсів. Стаття містить аналітичне обґрунтування доцільності впровадження цих екологічно збалансованих практик в Україні.

Посилання

  1. International Fertilizer Association. (2009). Energy efficiency and CO2 emissions in ammonia production: 2008–2009 summary report. Paris: IFA. Retrieved from https://www.inference.org.uk/sustainable/images/2009_tech_energy_efficiency.pdf
  2. Acharya, B., Kaushik, P., Singh, S., Agrahari, P., Kumar, B., Kumar, P., … Arya, V. P. (2025). Potential use of sewage sludge as fertilizer in organic farming. Cleaner Waste Systems, 10, 245–250. doi: 10.1016/j.clwas.2025.100245
  3. Smith, C., Hillier, J., & Ostle, N. (2020). Ammonia production and its carbon footprint: Global implications for climate policy. Environmental Science & Policy, 114, 123–132. doi: 10.1016/j.envsci.2020.028.014
  4. Skowrońska, M., & Filipek, T. (2014). Life cycle assessment of fertilizers: A review. International Agrophysics, 28, 101–110. doi: 10.2478/intag-2013-0032
  5. Cordell, D., & Neset, T.-S.S. (2014). Phosphorus vulnerability: A qualitative framework for assessing the vulnerability of national and regional food systems to the multi-dimensional stressors of phosphorus scarcity. Global Environmental Change, 24, 108–122. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2013.11.005
  6. Egle, L., Rechberger, H., Krampe, J., & Zessner, M. (2016). Phosphorus recovery from municipal wastewater: An integrated comparative technological, environmental and economic assessment of P recovery technologies. Science of the Total Environment, 571, 522–542. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.07.019
  7. Fytili, D., & Zabaniotou, A. (2008). Utilization of sewage sludge in EU: Application of old and new methods — a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(1), 116–140. doi: 10.1016/j.rser.2006.05.014
  8. Xu, J. (2024). Nutrient recovery and reuse from sewage sludge: Review. Bioresource Technology Reports, 25, 101–105. doi: 10.1016/j.biteb.2023.101825
  9. Clarke, B. O., & Smith, S. R. (2011). Review of “emerging” organic contaminants in biosolids and assessment of international research priorities for the agricultural use of biosolids. Environment International, 37, 226–247. doi: 10.1016/j.envint.2010.06.004
  10. Usman, M. I., & Tizaoui, C. (2025). A critical review of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in wastewater biosolids and sludge. Journal of Environmental Chemical Engineering, 13(6), 120–127. doi: 10.1016/j.jece.2025.120422
  11. Gusiatin, M., Kulikowska, D., & Bernat, K. (2024). Municipal sewage sludge as a resource in the circular economy. Energies, 17(11), 24–37. doi: 10.3390/en17112474
  12. Jabłoński, S., Łukaszewicz, M., & Kułażyński, M. (2025). Manure processing as energy efficient fertilizer production technology. Clean Technologies and Environmental Policy, 27, 3573–3587. doi: 10.1007/s10098-024-03051-2
  13. Wowra, K., Zeller, V., & Schebek, L. (2021). Nitrogen in life cycle assessment (LCA) of agricultural crop production systems: Comparative analysis of regionalization approaches. Science of the Total Environment, 763, article number 143009. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.143009
  14. Krimer, A., & Rodriguez, E. (2025). Green fertilizer markets and innovation. Rocky Mountain Institute. Retrieved from https://rmi.org/green-fertilizer-markets-innovation
  15. The Financial Times. (2024). Climate tech explained: Fertilizer. Retrieved from https://www.ft.com/content/47967aca6958-4ae7-b27e-011fd65a33a9
  16. Expert conclusion on the technology of preparing liquid complex fertilizers of the KAS brand. (2023). Sumy.
  17. Ostchem. (2015, February 5). In 2014, Cherkasy “Azot” increased production by 2.8%. Retrieved from http://www.ostchem.com/uk/press-tsentr/publikatsii/12/v-2014-godu-cherkasskiy-azot-uvelichil-proizvodstvo-produktsii-na-2-8
  18. SuperAgronom.com. (2022, February 17). Ukrainian mineral fertilizer producer significantly reduced product prices. Retrieved from https://superagronom.com/news/14975-ukrayinskiy-virobnik-mindobriv-znachno-zniziv-vartistvlasnoyi-produktsiyi
  19. Official website of LLC “INFO CAR”. (2025). Retrieved from https://infokar.com.ua
  20. Zhang, X., Davidson, E. A., Mauzerall, D. L., Searchinger, T. D., Dumas, P., & Shen, Y. (2015). Managing nitrogen for sustainable development. Nature, 528, 51–59. doi: 10.1038/nature15743
  21. Dubovyi, O. V. (2013). Ecological assessment of winter wheat cultivation technologies in the Right-Bank Forest-Steppe of Ukraine (Candidate dissertation abstract, Institute of Agroecology and Environmental Management, Kyiv, Ukraine).
  22. Dubovyi, V. I., Budak, O. O., Kholodenko, I. V., & Liashynska, O. V. (2025). Role of sewage sludge masses in expanding the assortment of organo-mineral fertilizers. Balanced Nature Using, 2, 113–119. doi: 10.33730/2310-4678.2.2025.337157
  23. Kelessidis, A., & Stasinakis, A. S. (2012). Comparative study of the methods used for treatment and final disposal of sewage sludge in European countries. Waste Management, 32(6), 1186–1195. doi: 10.1016/j.wasman.2012.01.012
  24. Directive 86/278/EEC on the protection of the environment, and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture. (1986, 12 June). Retrieved from http://data.europa.eu/eli/dir/1986/278/2022-01-01
  25. Zorina, O. V., & Mavrikin, Ye. O. (2021). Modern approaches to treatment and utilization of secondary domestic wastewater sludge. Melioration and Water Management, 2, 55–68. doi: 10.31073/mivg202102-301
  26. U.S. Environmental Protection Agency (EPA). (n.d.). Basic information about sewage sludge and biosolids. Retrieved from https://www.epa.gov/biosolids/basic-information-about-sewage-sludge-and-biosolids
  27. Bianchini, A., Bonfiglioli, L., Pellegrini, M., & Saccani, C. (2016). Sewage sludge management in Europe: A critical analysis of data quality. International Journal of Environment and Waste Management, 18(3), 226–238. doi: 10.1504/IJEWM.2016.10001645
  28. European Commission. (2024). New rules on urban wastewater management set to enter into force on 20 December 2024. Retrieved from https://environment.ec.europa.eu/news/new-rules-urban-wastewater-management-set-enter-force2024-12-20_en
  29. Resolution No. 1353-r “On approval of the National Waste Management Plan until 2033”. (2024, December). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1353-2024-%D1%80#Text
  30. Bilotserkivvoda LLC. (2020). Investment program for 2020. Kyiv.
  31. Bilotserkivvoda LLC. (2025). Production and financial indicators for April 2025. Retrieved from https://bcvoda.com.ua/reports/virobnicho-finansovi-pokazniki-za-kviten-2025

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-11-14

Номер

№ 4 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).