Симбиотрофный модуль Российский патент 2023 года по МПК A01K1/00 A01G9/14 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и улучшению экологии. Известно, что продукты и отходы жизнедеятельности одних видов организмов являются питанием для других видов; образующиеся таким образом трофические цепи в планетарном масштабе замыкаются. Известно также, что человек издавна применяет для повышения эффективности производства продуктов питания локальное замыкание трофических цепей, например: кормление скота растительностью и использование навоза для удобрения полей, что повышает урожайность растений. Использование отходов всегда улучшает экологию и дает экономический эффект в виде сокращения затрат труда на единицу продукции. Поэтому увеличение переработки отходов и замыкание локальных трофических цепей относятся к главным направлениям восстановления окружающей среды.

Термин «Симбиотрофы» впервые был предложен Ф.Ю. Гельцер /1/. Симбиоз значительно увеличивает выживание вступивших в симбионтные отношения организмов и расширяет зону их обитания. Особо важным и обязательным для выживания всех многоклеточных организмов является симбиоз макро и микроорганизмов.

Российский академик А.М. Уголев первый сформировал представление об эндоэкологии человека и других высших организмов, указав, что в трофическом и метаболическом отношении млекопитающие являются сложнейшей системой, состоящей из доминирующего многоклеточного организма и специфических бактериальных культур, поддерживающих сложные симбиотические отношения.

Симбиотрофный модуль - это создаваемый человеком искусственный биогеоценоз - живые организмы и среда обитания. Симбиотофный модуль - это система, для которой характерен круговорот веществ, система, способная к взаиморегуляции и поддержанию своего состава на определённом постоянном уровне. Симбиотрофный модуль предназначен создавать биогеоценозы не только внутри Симбиотрофного модуля, но и вокруг него.

В Симбиотрофном модуле можно получить нужное соотношение всех компонентов биогеоценозов - стабильный состав атмосферы, регулируемое количество растительности, плодородных почв, состав и количество почвенных микроорганизмов, количество выращиваемых животных. Симбиотрофный модуль обеспечивает все растения и всех животных специфической защитной микрофлорой.

Состав атмосферы регулируется соотношением количества растительности и животных. !2 кг углерода, зафиксированного в биомассе растений, получаются при разложении 44 кг СО2 (12 + !6 Х 2). В 1 кг растительности (по сухому веществу) примерно 45% углерода. Содержание углекислого газа в составе выходящих из Симбиотрофного модуля газов не должен превышать 0,04%.

Основными «производителями» кислорода атмосферы Симбиотрофного модуля являются быстрорастущие растения (ростки зерновых и пр.) и микроводоросли, которые используются как корм для птиц и рыб..

Сравнительно недавно было установлено, что регуляторные вещества, превращающие биогеоценозы в единое целое, вырабатывают плодородные почвы.

Человек никогда не сумеет искусственно синтезировать то великое множество регуляторных веществ, которые синтезируют плодородные почвы, но он может производить высокоплодородные почвы, превосходящие по содержанию гумуса и прочим показателям плодородия черноземы/2/.

Создание технологий производства высокоплодородных почв дало возможность осуществить создание в искусственных климатических условиях в симбиотрофных модулях безотходных цепочек живых организмов, не только кормящих друг друга, но и создающих друг другу комфортную среду обитания.

Симбиотрофный модуль объединяет явлением “симбиотрофия” почвенные организмы, растения и животных.

Создание замкнутых природных циклов приводит к тому,что произведенные там продукты питания являются кардинальным средством для восстановления иммунной системы человека и профилактики системных заболеваний.

Попытки приближения к созданию симбиотрофного модуля известны.

Например, известен комплекс, в котором блоки, объединены совместно и образуют жилой дом и подсобные помещения с внутренним двором, причем жилое и подсобное помещения выполнены в двухуровневом варианте, в котором дом и подсобные помещения размещены в плане комплекса так, что образуют замкнутый периметр, внутри которого расположен бассейн, и все помещения обоих уровней технологически связаны друг с другом для обеспечения единого экологически замкнутого процесса производства и переработки биологической продукции на основе многоступенчатого цикла биоконверсии /3/.

Его недостаток состоит в недостаточности элементов и связей для использования отходов и продуктов их переработки и отсутствует управляемая переработка углекислого газа, выделяемого при переработке отходов и при дыхании животных.

Известен жилищно-производственный комплекс, содержащий жилой, растениеводческий, животноводческий и энергетический блоки, связанные между собой потоками вещества, причем растениеводческий и животноводческий блоки расположены в терморегулируемых помещениях, отличающийся тем, что жилая зона отделена от остальных блоков, образующих производственную зону, и оборудована системой сбора и измельчения отходов с гомогенизатором, в производственную зону введен блок переработки отходов, соединенный входами через трубопроводы с выходом гомогенизатора и выходами отходов растениеводческого и животноводческого блоков, а выходами - с системой технической воды жилой зоны и всех блоков, входами подачи грунта и стимуляторов развития растениеводческого блока, включающий в себя систему очистки воды, устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, при этом растениеводческий блок включает в себя устройства для выращивания зелени на экочерноземе причем выход устройства для выращивания зелени связан с входами питания жилой зоны и животноводческого блока /4/.

Его недостаток состоит в недостаточной эффективности совокупности применяемых средств и отсутствует управляемая переработка углекислого газа, выделяемого при переработке отходов и при дыхании животных.

Цель изобретения состоит в повышении биопродуктивности живых организмов путём оптимизации кормления и содержания с полной переработкой отходов жизнедеятельности, в том числе углекислого газа, выделяемого как при переработке отходов, так и при дыхании животных. Микроэлементный состав почв обогащается использованием как сырья горючих ископаемых (торф, бурый уголь и пр.), а затем передается по трофическим цепочкам.,

Указанная цель достигается тем, что симбиотрофный модуль представляет собой автономное помещение, надежно изолированное от окружающей среды, в котором круглогодично создаются оптимальные условия для содержания различных видов живых организмов, кормящих друг друга и создающих друг другу комфортную среду обитания, и в котором обеспечивается оптимальная температура для живых организмов 20 - 30°С, и состоящего из блоков, в которых содержатся высокопроизводительные животные, почвенные организмы, и быстрорастущие растения.

Для снижения затрат на терморегуляцию в качестве ограждающих конструкций симбиотрофного модуля используются секции для кассетного содержания пчел, что не только снижает потребление энергии для терморегуляции помещений симбиотрофного модуля но и позволяет создавать вокруг модуля в радиусе до 2-х км ландшафты с энтомофильными растениями.

Секции для кассетного содержания пчел приближают содержание пчел к природному содержанию, имитируя дупло, улучшают условия зимовки, облегчают обслуживание, увеличивают продуктивность пчел. Симбиотрофный модуль своим теплом облегчает пчелам зимовку, помогает поддерживать оптимальную температуру в жару, готовит нектароподобные корма.

Секции с пчелами не только защищают обитателей модуля в непогоду, но и дают товарную продукцию.

Пчелы, в отличие от других насекомых не впадают в зимнюю спячку, а организуют зимовку на сотах, собравшись в клуб. Температура в клубе не снижается ниже 15 градусов, а в улье не снижается ниже 10 градусов. Для обогрева клуба пчелы используют мед. Затраты на обогрев улья перекрываются пчелопродукцией, так что стены не только защищают модуль от непогоды, но и приносят доход.

Терморегуляция Симбиотрофного модуля во время холодов поддерживается обогревом воздуха, в жару воздух охлаждают, прокачивая сквозь прохладную воду.

В подогретой воде содержатся теплолюбивые водные организмы. Водные организмы также собраны в безотходный цикл. Основной корм для водных организмов производится при переработке отходов жизнедеятельности животных. В свою очередь, водный цикл дает товарную продукцию, корма и кислород для животных..

Вариантов использования разных видов животных в Симбиотрофных модулях - множество. Обязательными участниками в функционировании Симбиотрофных модулей являются черноземообразующие организмы как производители экочерноземов и почвенных растворов, необходимых не только для выращивания кормовых растений, но и для восстановления плодородия почв вокруг модуля, а также пчелы, способствующие восстановлению ландшафтов с энтомофильными растениями.

Рассмотрим как пример работу особо востребованного Симбиотрофного модуля перепелка - червь - ростки зерновых и пр. растений совместно с водным циклом: водные растения (ряска, эйхорния) африканский клариевый сом - хлорелла - зоопланктон.

При необходимости симбиотрофный модуль может содержит котельную, обеспечивающую оптимальную температуру внутри модуля в холодное время.

Описанное исполнение предлагаемого изобретения позволяет при создании комфортных условий и повышении производительности значительно сократить потребление тепла и кислорода , а также энергии при получении полезных продуктов.

В этом устройстве реализуется соединение наземного, подземного и водного циклов, что многократно повышает производительность и повышает качество продуктов питания. Вода позволяет регулировать температурные режимы внутри комплекса, стенки которого могут быть выполнены, например, из газобетона, имеющего низкую теплопроводность. Использование высокопроизводительной ряски, которая удваивает биомассу за сутки, не только соединяет эти циклы, но и ускоряет их. Питанием для ряски является и перепелиный помет, а ряска является белковым питанием для перепелки, в ряске до 45% белка, а белок нужен перепелке для яйценоскости. Питание перепёлки ряской подтверждено экспериментально. Самой населенной организмами средой обитания на Земле стали плодородные почвы, которые являются регулятором жизни любых устойчивых биогеоценозов. Самой высокопродуктивной почвой стали черноземы, ещё более продуктивным является созданный на их основе экочернозём. Сырьем для производства экочерноземов являются животноводческие и растительные отходы. Животные «производят» углекислый газ, необходимый растениям для фотосинтеза и навоз, необходимый для производства почв для собственных нужд и на продажу, а растения производят кислород и корма для животных и товарную продукцию на продажу.

Ниже описан один из вариантов исполнения симбиотрофного модуля, в котором: 1 - блок переработки отходов, включающий в себя последовательно соединённые блок 2 сбора и измельчения отходов, гомогенизатор 3, устройство 4 для переработки отходов в экочернозём и концентрированный почвенный раствор (КПР), блок 5 наземных растений, животноводческий блок 6, смеситель 7, бассейн 8, терморегулятор 9, блок 10 подготовки воды, секции 11 кассетного содержания пчел.

Блоки 1…10 расположены в замкнутом терморегулируемом помещении, а секции 11 расположены в ограждении помещения и выполнены с внутренними прозрачными стенками.

Блок 2 имеет вход для загрузки внешних отходов, другими входами соединён с выходами отходов блоков 5 и 6, а выходами -с входом гомогенизатора 3 и блока 4 переработки в экочернозём и КПР, другой вход которого соединён с выходом гомогенизатора 3, а выходы связаны с входами блоков 5 и 6. Выход блока 5 наземных растений связан с входом смесителя 7, другой вход которого связан с выходом бассейна 8, а выход -с входом животноводческого блока 6. Блок 10 подготовки воды соединён с выходом гомогенизатора 3, а выходами - с входами блоков 4, 5, 6 и входом терморегулятора 9, выход которого соединён с входом бассейна 8. Секции 11 кассетного содержания пчёл входами связаны с выходом гомогенизатора 3.

Здание для рационального размещения и обслуживания имеет в плане площадь от 100 квм и более. В здании установлены многоярусные стеллажи, на которых расположены лотки блока 5 наземных растений и клетки животноводческого блока 6.

Терморегулятор 8 может, например, представлять собой теплообменник, в первичный контур которого подаётся вода требуемой температуры. Блок 10 подготовки воды имеет выход очищенной воды, соединённый с входами блоков 4,5 и 6, и выход питательной воды, соединённый с входом терморегулятора 9.

Симбиотрофный модуль работает следующим образом: в блок 2 загружают внешние отходы, например, с фермы. Туда же поступают отходы блока 5 наземных растений и помёт из животноводческого блока 6. Они смешиваются, измельчаются до размера частиц 1…2 мм и затем их кислотность доводят до уровня РН 6-8. Часть смеси в гомогенизаторе 3, выполненном, как это описано в /5/, доводится до размера частиц 1...10 мкм, взвешенных в жидкости, и вместе с остальной смесью загружается в устройство 4, где перерабатывается в экочернозём и концентрированный почвенный раствор (КПР), как это описано в /2/. Длительность преобразования в экочернозём составляет в оптимальных условиях несколько дней.

Экочернозем поступает в блок 5, где в него засеваютя семена и выращивается зеленная продукция, например, как это описано в /6/. Избыток экочернозема и КПР является товарной продукцией. Избыток червей частично поступает, как корм для перепёлок, в животноводческий блок 6, а частично является товарной продукцией для приготовления лекарств. Зеленная продукция смешивается в смесителе7 с извлечённой из бассейна 8 ряской и направляется на корм в животноводческий блок 6, а ее избыток также является товарной продукцией. Длительность выращивания ростков в оптимальных условиях составляет 6...8 суток. В бассейне 8 ряска выращивается из веществ, поступающих из гомогенизатора3 через блок 10 подготовки воды. Питательная вода в терморегуляторе 9 доводится до необходимой температуры и поступает в бассейн 8, имеющий большую поверхность, теплоотдача с которой устанавливает оптимальную для всех блоков температуру 20…30°С во всём здании. Регулирование температуры может идти в обоих направлениях. В бассейне 8 выращивается также рыба - например, африканский сом, являющийся товарной продукцией модуля, для чего в бассейн 8 вносят продукцию гомогенизатора 3. Периодически в гомогенизатор 3 вносят дополнительно обогащённые глюкозой продукты и получаемую при этом продукцию используют для кормления пчёл в зимнее время. В тёплое время пчёлы опыляют окружающие поля и накапливают мёд.

Оптимальный способ работы устройства 4 для переработки отходов в экочернозём обогащённый и КПР обогащённый описан в /7/.

Для работы модуля важны и другие обменные процессы. Растения поглощают углекислый газ, выдыхаемый животными, которые потребляют кислород, выделяемый растениями. В воздухе модуля содержание углекислого газа в несколько раз превышает его концентрацию в атмосфере.

В результате работы модуль из поступающих органических отходов создаёт товарные продукты: перепелиные яйца, необходимые особенно для детского питания, тушки перепёлок, их перья, зеленную продукцию, экочерноземы обогащенные, концентрированные почвенные растворы обогащенные коллоидные, черноземооборазующие организмы, червей для производства биостимуляторов роста, пчелиные семьи и пчелопродукцию.

При этом большинство трофических цепей замыкается внутри модуля, чем и обеспечивается повышение технической и экономической эффективности.

Источники информации:

1. Ф.Ю. Гельцер «Симбиоз с микроорганизмами - основа жизни растений» Москва 1990 издательство МСХА.

2. Патент RU 2433109 C2 МПК C05G 3/08, приор. 05.08.2009.

3. Патент RU 2032048 С1 МПК A01K 1/00, приоритет 25.07.1994.

4. Патент RU 2535728 C1 МПК A01K 1/00, приор. 04.10.2013 г..

5. Патент полезной модели RU № 74084 U1 МПК B06B 1/20 приор. 20.06.2008 г.

6. Патент RU 2428403 C2, МПК C05F 3/06, приор. 11.11.2009

7. Патент RU 2707534C1 МПК C05G 3/00, приор. 10.12.2018 г.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Симбиотрофный модуль представляет собой автономное помещение, изолированное от окружающей среды, в котором круглогодично создается оптимальная температура 20-30°С для содержания различных видов живых организмов, кормящих друг друга и создающих друг другу комфортную среду обитания. Симбиотрофный модуль состоит из растениеводческого и животноводческого блоков, блока переработки отходов и блока подготовки воды, соединенного выходами с входами остальных блоков. Блок переработки отходов включает в себя устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, причем блок переработки отходов соединен входами с выходами растениеводческого и животноводческого блоков. Симбиотрофный модуль дополнительно содержит бассейн с обитающими в нем водными растениями. В качестве ограждающих конструкций модуля используются секции для кассетного содержания пчел. Техническим результатом является повышение биопродуктивности живых организмов путем оптимизации кормления и содержания с полной переработкой отходов жизнедеятельности, в том числе углекислого газа, выделяемого как при переработке отходов, так и при дыхании животных. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Симбиотрофный модуль, характеризующийся тем, что представляет собой автономное помещение, изолированное от окружающей среды, в котором круглогодично создается оптимальная температура 20-30°С для содержания различных видов живых организмов, кормящих друг друга и создающих друг другу комфортную среду обитания, состоящее из растениеводческого и животноводческого блоков, блока переработки отходов, включающего в себя устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, и блока подготовки воды, соединенного выходами с входами остальных блоков, причем блок переработки отходов соединен входами с выходами растениеводческого и животноводческого блоков, дополнительно содержит бассейн с обитающими в нем водными растениями, а в качестве ограждающих конструкций модуля используются секции для кассетного содержания пчел.

2. Модуль по п.1, характеризующийся тем, что в устройстве для переработки отходов используются черноземообразующие организмы.

3. Модуль по п.1, характеризующийся тем, что в качестве водных растений используется ряска, а в качестве выращиваемых животных – перепелки.

4. Модуль по п.1, характеризующийся тем, что включает в себя терморегулятор с входом горячей воды, выходом соединенный с бассейном.