За углеродным следом

В ноябре 2023 года экспертный совет Минобрнауки России утвердил программу первого российского аграрного карбонового полигона "Агро Инженерия". Его оператором стал Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королёва, вокруг которого объединился консорциум из ведущих вузов региона и профильных институтов Российской академии наук, который поддержали индустриальные партнеры. Мультидисциплинарные исследования, которые с 2021 года велись в Самарской области в инициативном порядке, получили поддержку государства. Сегодня уже можно говорить о первых научных и практических результатах экспериментов, которые помогут обеспечить технологический суверенитет России и устойчивое развитие нашей экономики.

Курс на декарбонизацию

Повсеместное сокращение углеродных выбросов, декарбонизация – сегодня это один из ключевых трендов экономической политики развитых стран, да и всего мира. Ученые работают над методиками количественной оценки углеродного следа при производстве продукции, измеряют эмиссию и поглощение углерода различными экосистемами. Для этого открываются специальные исследовательские площадки – карбоновые полигоны.

Правительства развитых стран обсуждают планы достижения углеродной нейтральности и введения углеродного налога на "грязную" продукцию. В США и Канаде, в Европе и Китае запущены рынки углеродных единиц, где промышленные предприятия могут купить квоты на углеродные выбросы у аграриев, обеспечивших поглощение углерода. Фермер зарабатывает, а промышленник сокращает углеродный след своей продукции и повышает ее конкурентоспособность.

Совсем скоро российская экспортная продукция столкнется с барьерами по критериям углеродной нейтральности. Вот почему нашей стране необходимы собственная национальная система расчета углеродного следа, собственный MRV-протокол по измерению, мониторингу и верификации изменений запасов почвенного органического углерода и объемов секвестрации парниковых выбросов. Необходим собственный рынок углеродных квот. А для их разработки необходима сеть карбоновых полигонов, охватывающих все экосистемы страны. Первый российский карбоновый полигон аграрной направленности создан и действует в Самарской области. Для этого нашим ученым и аграриям пришлось пройти непростой, тернистый путь.

Самара в тренде
В сельском хозяйстве декарбонизация идет рука об руку с парадигмой почвозащитного и ресурсосберегающего земледелия (ПРЗ), которое часто называют углеродным земледелием. Самарская область давно стала одним из ведущих центров исследований по этой тематике. Амбассадор идеи сохранения и приумножения плодородия почв – Людмила Орлова, президент Национального движения сберегающего земледелия (НДСЗ), создатель и первый директор самарского завода сельхозмашин "Евротехника".

За десятилетие экспериментов с новыми технологиями в растениеводстве на базе аграрно-инновационного центра "Орловка АИЦ" сложилась команда партнеров-единомышленников. В Самару на ежегодную научно-практическую конференцию "Климат, плодородие почв, агротехнологии" съезжаются аграрии всей России, здесь обмениваются результатами исследований российские и зарубежные ученые, контактируют представители власти и бизнеса.

Поэтому, когда в феврале 2021 года Минобрнауки России запустило проект "Карбоновые полигоны Российской Федерации", именно Самарская область была полностью готова к созданию такого полигона по аграрному направлению. И хотя в семь регионов пилотного проекта наша область не попала, в том же 2021 году аграрный карбоновый полигон у нас был создан в инициативном порядке.

В 2021-2023 годах исследования финансировались за счет средств опытного хозяйства "Орловка АИЦ" и одного из индустриальных партнеров – Объединенной компании "УралХим". Формируя научную программу, исследователи опирались на протоколы Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО).
Валерий Фальков, министр науки и высшего образования РФ:
"Ежегодно на протяжении четырех лет у нас входят в сообщество новые полигоны. Карбоновые полигоны – не просто площадки в разных экосистемах, это все, что связано с совершенно другим сельским хозяйством. В этой области очень большой потенциал с точки зрения сокращения карбонового следа".

Мультидисциплинарная команда
Вокруг самарского карбонового полигона сформировался мощный научный консорциум, в котором каждый участник вносит свой вклад в общее дело. Основная площадка для исследований – 4629 га полей опытного хозяйства "Орловка АИЦ" в селе Старый Аманак Похвистневского района, где внедрены технологии "нулевой обработки почвы" – No till. Здесь работают специалисты Национального движения по сберегающему земледелию, в исследованиях также участвуют ученые-почвоведы ведущих научных центров России, академических институтов.

Вторая площадка полигона – опытные поля Самарского государственного аграрного университета (СамГАУ) площадью 156,8 га в Кинельском районе, где представлены самые разнообразные виды почв и агрофонов. Здесь процессы выделения и поглощения углерода изучает группа под руководством декана агрономического факультета Натальи Троц. В Самарском государственном медицинском университете (СамГМУ) идут исследования микробиома почв, которые возглавил профессор кафедры общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии Артем Лямин.

Вклад Самарского университета им. академика С.П.Королёва – система дистанционного измерения и мониторинга эмиссии парниковых газов и секвестрации органического почвенного углерода. В ее основе – уникальная аппаратура, разработанная в университете, – портативный газовый хроматограф, компактный гиперспектрометр и дроны. За хроматографию отвечает завкафедрой экологии и безопасности жизнедеятельности Владимир Платонов, за гиперспектрометрию – старший преподаватель кафедры технической кибернетики Владимир Подлипнов. В воздух аппаратуру поднимают сотрудники университетского Центра беспилотных авиационных систем под руководством Давида Овакимяна.

Вообще, современная система дистанционного измерения и мониторинга – один из ключевых элементов карбонового полигона независимо от экосистемы, которую исследуют на этом полигоне. Ее преимущество – оперативность, возможность регулярно и детально исследовать большие территории, и обходится это дешевле ручного отбора проб. Это именно то, что необходимо для внедрения в практику сельхозпроизводителей при организации углеродного рынка.

Первый аграрный в России
Карбоновый полигон – дело непростое и затратное. Для его полноценной работы нужна поддержка государства. Поэтому параллельно с научными экспериментами готовилась заявка на вхождение полигона, который де-факто уже работал, в проект "Карбоновые полигоны Российской Федерации". Эту миссию взял на себя Самарский университет им. Королёва.

"Мы понимали, что аграрный карбоновый полигон необходим и региону, и России. Это стратегический проект, от успеха которого, без преувеличения, зависит будущее страны. Необходимо было доказать Экспертному совету, что мы способны обеспечить качественные результаты, что у нас есть солидный научно-практический задел, есть данные для ретроспективного анализа, есть уникальная аппаратура и технологии. И нам это удалось", – говорит ректор Самарского университета им. Королёва Владимир Богатырев.

В ноябре 2023 года проект первого в стране самарского аграрного карбонового полигона "Агро Инженерия" был утвержден Минобрнауки России. Оператором проекта стал Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королёва. Руководитель проекта – профессор Владимир Богатырев, ответственный исполнитель – доцент Владимир Платонов. Общий объем финансирования на 2024-2025 годы составил 146,5 млн рублей, из них 113,5 млн рублей выделяет федеральный бюджет. Расширился консорциум участников. В частности, появился новый индустриальный партнер – компания "Щелково Агрохим", интерес к проекту проявили компании "ФосАгро" и "Транснефть – Дружба", увеличилось и финансирование со стороны индустриальных партнеров.

Цели, задачи, результаты
Перед командой карбонового полигона "Агро Инженерия" стоят две глобальные цели. Первая – изучить углеродный баланс, найти наиболее эффективные методы секвестрации углерода в почве и снижения углеродного следа продукции. Вторая цель – взяв за основу технологии ПРЗ, научиться эффективно управлять углеродным циклом и фотосинтезом при помощи биологических методов.

В этих целях завершается создание инфраструктуры полигона. Идет отработка методов дистанционного мониторинга эмиссии и стока парниковых газов. Изучается влияние на выбросы этих газов различных видов удобрений, определяются оптимальные нормы их внесения.

Полученные данные лягут в основу математической модели, позволяющей адекватно оценивать динамику выбросов парниковых газов в условиях Приволжского федерального округа, а затем эту модель адаптируют и для других видов аграрных почв России. Этот задел позволит разработать прототип национального MRV-протокола по измерению, мониторингу и верификации изменений запасов почвенного углерода с возможностью расчета углеродных кредитов для их продажи на углеродном рынке.

Параллельно идет изучение микробиома почвы и его углеродного актива, вырабатываются стандарты микробиологических исследований почв.

"Мы делаем углубленные микробиологические анализы, такие как культуромные и метагеномные анализы почвы. Нам нужно учиться работать с микробиомом – пока это белое пятно как в мире, так и в России. Но за этим – будущее", – говорит Людмила Орлова.

Объединение на одном полигоне тематики почвозащитного ресурсосберегающего земледелия с изучением углеродного баланса дает синергический эффект. С одной стороны, мы видим реальное продвижение к созданию российского рынка углеродных единиц и к оценке углеродного следа в продукции. С другой стороны, отрабатываются технологии повышения плодородия почв, предотвращающие их деградацию, ветровую эрозию, опустынивание, повышающие урожайность и качество сельхозпродукции.

Уже получены ценные практические результаты от внедрения разработок самими участниками проекта. Верификация данных об эмиссии и секвестрации почвенного органического углерода, которые собирались на площадке опытного хозяйства "Орловка АИЦ" за период с 1 января 2019 года по 31 декабря 2023 года, позволили зарегистрировать и внести в официальный реестр реализованный климатический проект. И теперь в "копилке" хозяйства почти 41 тыс. углеродных единиц. Притом что сегодня углеродная единица оценивается в среднем от 700 до 1000 рублей.

Министр – "за"
В первый день 2024 учебного года в Самарском университете им. Королёва проект аграрного карбонового полигона "Агро Инженерия" представили министру науки и высшего образования Российской Федерации Валерию Фалькову. Вместе с губернатором Самарской области Вячеславом Федорищевым он знакомился с ключевыми университетами региона – участниками программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030" и федерального проекта "Передовые инженерные школы".

Владимир Платонов продемонстрировал главе Минобрнауки России портативное оборудование для экспериментов на аграрном карбоновом полигоне и его ключевой элемент – газохроматографическую колонку, которая умещается на ладони.

"Прямо сейчас в аудитории, где мы находимся, эмиссию парниковых газов измеряет портативный газовый хроматограф, который разработан и производится на базе Самарского университета им. Королёва. Мы разработали микрофлюидные системы, которые позволили сократить массу оборудования с обычных 40 кг до одного килограмма. А скоро появятся газовые хроматографы в форм-факторе мобильного телефона", – сообщил министру Владимир Платонов.

Также Валерию Фалькову продемонстрировали беспилотные летательные аппараты с уникальным портативным гиперспектральным оборудованием. И беспилотники, и гиперспектрометры разработаны в Самарском университете им. Королёва.

Людмила Орлова рассказала о разработке сертифицированных методик расчета углеродного следа, дающих возможность сформировать российский рынок углеродных единиц и выйти на уже действующие мировые углеродные рынки. Как член экспертного совета при Минобрнауки РФ по вопросам научного обеспечения развития технологий контроля углеродного баланса она предложила сделать самарский аграрный карбоновый полигон "Агро Инженерия" частью общего проекта России со странами БРИКС. Министр поддержал эту идею.

"Будем рассматривать. Отдельно хочу поблагодарить вас за мультидисциплинарность, объединившую несколько университетов, потому что эта задача давно вышла за рамки только экологии или только сельского хозяйства. Здесь и экономика, и инженерия, и биология, и почвоведение, и международные отношения", – резюмировал Валерий Фальков.

Впрочем, работы впереди еще очень много. Официальная программа исследований полигона, включающая пять масштабных экспериментов, расписана до конца 2026 года.

Владимир Богатырев, ректор Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королёва:

"Проект по созданию аграрного карбонового полигона имеет стратегическое значение для достижения углеродного баланса, сбережения потенциала плодородия почв, снижения продовольственных рисков, укрепления позиций России на международном рынке низкоуглеродной продукции и сохранения здоровья нации".

Источник: firstsamara.ru