Жан Пэн — французский изобретатель и новатор, который разработал биоэнергетическую систему, дающую горячую воду, газ и отопление дома при помощи компоста. В книге «Другой вид сада» раскрываются методы Жана Пена. Всю свою недолгую жизнь он вместе со своей женой Идой занимался изучением кустарниковых угодий и защитой лесов, в частности, предотвращением пожаров. Эти исследования привели к огромному количеству практических знаний, которые являются побочными продуктами при уходе за лесом или кустарником с помощью методов предотвращения пожаров. Хотя эти знания применимы во многих случаях, стоит помнить, что корень всех этих знаний лежит в сохранении леса.
Обзор процесса компостирования хвороста
Для того чтобы понять процесс компостирования хвороста, Жан Пэн создал ряд куч измельченного материала. Если измельчить хворост на 8-миллиметровые кусочки, можно добиться наиболее быстрой скорости разложения. Более крупные щепки и даже мелкие ветки будут работать так же хорошо, но с более длительным периодом переработки. Этот «недостаток» можно использовать как преимущество, дольше сохраняя горячую воду. Температура для щепы большинства размеров почти не отличается — 58-60C. Идеальный вес — 520-550 кг/м3 измельченного хвороста.
Итак, у вас есть щепа. Сложите ее в кучу высотой 1,6 м с основанием 2,2 м. При наличии большего количества материала кучу можно вытянуть в длинную насыпь. По мере создания кучи увлажняйте ее до насыщения; можно вырыть небольшой овраг для сбора и переработки стекающей воды. Необходимо сделать так, чтобы влажная стружка пропиталась водой до такой степени, чтобы при сильном сжатии из нее вытекало всего 1-2 капли воды. Когда вы закончите создание кучи, накройте ее слоем листьев толщиной 2 см, песком, почвой или ранее приготовленной партией компоста. Наконец, накройте ее крупными ветками или брезентом, чтобы сохранить постоянную влажность и не допустить проникновения внешних факторов. Через три месяца это будет грубая мульча, готовая к нанесению на поверхность. Через два месяца это будет толстая листовая мульча, которая хорошо впитается в почву, а еще через 1 месяц вы получите прекрасный перегной. Этот процесс не вызывает неприятных запахов. Обычно он имеет сладковатый земляной запах в течение всего производственного цикла. От вас не требуется переворачивать или добавлять какие-либо вещества в кучу по мере ее разложения. Это система работает по методу «установил и забыл».
Гумус — конечный продукт
Если дать системе отстояться в течение 6-7 месяцев, образуется гумус. Гумус — это самая основная часть почвы, которую можно получить. Он имеет коричневый или черный цвет и практически нерастворим в воде. По химическому составу гумус состоит из углерода и азота в примерном соотношении 10:1. Остальная часть состоит из минералов и других полезных веществ, которые могут быть использованы растениями и почвой. Это создает очень богатую среду для жизни множества микроорганизмов, что приводит к еще большему плодородию почвы благодаря взаимодействию между корнями растущих растений и микроорганизмами, живущими в почве.
Сбор тепла
Большинство компостных куч нагревается примерно до 60°C; компост из кустарника ничем не отличается. Если при создании компостной кучи пропустить через нее полиэтиленовую трубу, можно получать горячую воду. Система с открытым контуром, где на входе — водопроводная вода, а на выходе — горячая вода, представляет собой простую и понятную конструкцию. Жан Пэн обнаружил, что 50-тонная куча компоста из хвороста может обеспечить горячую воду температурой 60°C в течение шести месяцев при скорости 4 литра в минуту. Более поздние эксперименты со 120-тонной кучей показали, что куча достаточного размера способна производить воду 58°C со скоростью несколько литров в минуту в течение 18 месяцев. Система замкнутого цикла с насосом или термосифоном может использоваться вместе с радиатором для обогрева помещений. Добавление радиатора не окажет чрезмерного негативного влияния на вашу способность производить горячую водопроводную воду. Радиатор должен регулироваться термостатом, чтобы не отбирать лишнюю энергию из кучи. Вы быстро почувствуете эффект; Жан Пэн заметил, что нерегулируемая 50-тонная куча, соединенная с небольшим (12 м3) сараем, всю зиму держала невыносимо высокую температуру. Отбор этого тепла также может регулировать скорость разложения.
Для многих применений может потребоваться насос, но при необходимости можно использовать и термосифон. Термосифон работает путем размещения компостной кучи ниже радиатора, что позволяет нагретой воде тянуться вверх к радиатору, в то время как охлажденная вода в радиаторе стремится обратно вниз к источнику тепла. Термосифон перемещает меньше тепла, но, тем не менее, может быть полезен, тем более что он не потребляет энергии. Для обогрева больших помещений, зданий или бассейнов потребуется насос.
Для забора нагретой воды полиэтиленовые трубы должны быть закопаны в компостную кучу. Эксперименты Жана Пэна показали отсутствие различий в производительности при любом из вариантов расположения — горизонтальном, вертикальном или спиральном. Различаются лишь их установка и демонтаж. Горизонтальное размещение имеет тенденцию к неравномерному оседанию, что затрудняет удаление готового продукта. Вертикальное размещение не страдает от проблем с оседанием, но его установка на начальном этапе более утомительна. Спиральная конфигурация кажется самой простой в установке и демонтаже. Сначала соорудите столб из компостного материала, затем обмотайте вокруг него полиэтиленовую трубу. Закапывайте столб внутри все больших и больших куч компоста, останавливаясь, чтобы намотать больше полиэтиленовой трубы. Даже когда компост осядет, трубу можно легко собрать, выкопав и размотав ее.
Прямой нагрев воздуха с помощью компостной кучи также возможен, как показал Жан Пэн. Закопав 125-миллиметровый воздуховод в 50-тонную кучу, в неутепленном лесном сарае объемом 12 м3 можно поддерживать постоянную температуру 52°C в течение 8 месяцев. В этой системе используется эффект термосифона: горячий воздух поступает к потолку сарая, а холодный воздух опускается к полу и выходит через трубу.
Получение газа
Мы можем пойти дальше простого получения тепла, прокачивая воду через компостную кучу, и почти так же просто добывать газ метан. Из 10 кг измельченной кустарниковой массы можно получить 2 м3 газа метана, энергия которого эквивалентна 11 000 килокалориям. С практической точки зрения это эквивалентно 1 литру высококачественного бензина. После получения метана остается 8,5 кг компостной массы. Это вполне пригодная для использования форма полностью компостированного гумуса, готового к внесению в почву. 10 кг измельченной массы дают нам 1 литр бензина и 8,5 кг гумуса! Даже эта часть цикла, которая все еще очень проста, не будет производить неприятного запаха. В худшем случае готовый продукт будет иметь тяжелый запах углерода.
При сооружении кучи для получения метана необходимо поместить герметичный контейнер, в данном случае куб объемом 25 м3 , наполненный уже пропитанным влагой компостным материалом, в большую кучу свежего органического хвороста объемом 80 м3 . Чтобы построить эту кучу, необходимо сделать плоское основание для метанового куба, заполнить куб на 3/4 компостом и залить его водой до конца. Полностью запечатайте контейнер, за исключением одной трубки, через которую будет выходить метан. Затем оберните полиэтиленовую трубу вокруг куба в качестве первого слоя, который будет использоваться для нагрева воды. Продолжайте накрывать центральный куб и наматывать еще несколько слоев полиэтиленовой трубы, пока не достигнете желаемого размера.
Подключите трубу, откуда будет выходить горячая вода туда, куда вам удобно и соедините трубу, ведущую от бочки или бака с метаном к автомобильным покрышкам. Чем больше воды вы пропустите через систему, тем холоднее будет центральная масса.
Чтобы продлить процесс как можно дольше, например, для поддержания тепла в доме, можно поддерживать температуру центральной части компостной кучи как можно ближе к 36°C. Это самая низкая температура, при которой будет вырабатываться метан. Для нормального разложения внешних слоев кучи необходимо, чтобы температура достигала не менее 50°C. Если позволить температуре в центре кучи подняться выше, почти до нормальных 60°C, это ускорит время откачки метана. При таких условиях вы можете ожидать 2000 м3 метана в течение 4 месяцев. При поддержании температуры на более низком уровне 36°C процесс обеспечит те же 2000 м3 метана, но в течение 6 месяцев. 1 кубический метр метана имеет энергетический потенциал 10 кВтч, что позволяет произвести 4,5 кВтч электроэнергии. Этот метан надежно хранится под атмосферным давлением в автомобильных шинах, но его можно сжать с помощью компрессора и баллона высокого давления. После сжатия он может использоваться так же, как и другой сжатый газ, включая работу дизельных двигателей с небольшой модификацией карбюратора.
Идеальный график производства метана, а также горячей воды и гумуса — это семимесячный процесс. Первый этап — это первоначальное двухмесячное предварительное компостирование; простая куча или ряд, где при желании можно получать горячую воду. После предварительного компостирования вы можете сложить полученную массу вокруг метановой бочки на четыре месяца для сбора метана и горячей воды. Это, как правило, совпадает с зимним сезоном. Весной, после аэрационного компостирования в течение одного месяца, вы получите перегной, готовый к применению в саду в этом году. За семь месяцев вы прошли путь от заготовки хвороста до получения горячей воды, метана и гумуса.
Использование продуктов
Из этого метода компостирования можно получить множество продуктов. Толстый слой мульчи, образующийся через 2-3 месяца, может быть использован для предотвращения испарения до такой степени, что на ферме Жана Пэна в лесу Вар во Франции все лето не требовалось дополнительного полива. Мульчу следует обильно наносить в начале лета, толщиной около 7 см. Восстановление леса снова вступает в игру; Жан Пэн собрал в лесу сосновые иголки, которые были идеальным топливом для лесных пожаров, и сложил их поверх уже толстой мульчи толщиной еще 10 см. Сосновые иголки помогают живности не устраивать гнезда в мульче, затеняют почву, сохраняют прохладу и обеспечивают хорошую циркуляцию воздуха. Солома, листья и т.д. дают тот же эффект, но не отпугивают живность, и даже могут быть интегрированы в почву, в то время как хвою нужно удалять до того, как она разложится в почве, чтобы предотвратить закисление. Как хворостяная мульча, так и укрывной слой должны простираться примерно на метр от краев гряды, чтобы остановить испарение по краям.
Если хворосту дать полностью скомпостироваться в течение 4-6 месяцев, как в системе сбора метана или горячей воды, то в итоге получится мульча, похожая на листья, которая при сжатии легко раздавливается в ладонях. Ее можно применять по мере необходимости, обычно раз в год, и она будет способствовать повышению плодородия почвы в течение года. Это также то, что будет помещено в центральную бочку для получения метана.
В конце процесса можно добавить последний этап компостирования. Если дать компосту, окружавшему емкость для сбора метана, компостироваться еще месяц после того, как он будет удален из системы, это увеличит аэрацию. Конечным продуктом будет богатый гумус.
Все эти почвенные продукты могут храниться неограниченное время. Конечный результат компостирования одного года может быть легко использован для получения метана в следующем году. Эти продукты также обеспечивают отличное сбалансированное содержание питательных веществ в почве. Это лучше всего использовать, высаживая различные виды растений, которые могут воспользоваться множеством доступных питательных веществ. В более традиционных садах можно использовать севооборот, чтобы все питательные вещества, которые дает компост, использовались в течение нескольких лет. Жану Пэну удалось вырастить помидоры высотой 2,5 м, которые дали по 20 кг плодов с каждого растения без дополнительных питательных веществ, помимо компоста.
Образец этапов
Управление зарослями может осуществляться в коммерческих масштабах с прибылью, создавать рабочие места как прямо, так и косвенно через рынки и, что самое главное, оно может спасти леса от лесных пожаров. Жан Пэн выстраивает сетку из зон площадью 40 гектаров. Всего 25 зон, каждая из которых вырубается каждые 8 лет. Каждая зона площадью 40 гектаров дает 1600-2000 тонн хвороста, примерно 50 тонн на гектар. Земля не вырубается полностью, а лишь настолько, чтобы предотвратить легкое распространение огня, и зарастает в течение следующих 8 лет, до следующего цикла сбора урожая. Эта система также дает диким животным более постоянное место для жизни, а также предлагает обширные территории для переселения, когда этот участок будет заготовлен.
Весь материал должен измельчаться на месте, а затем транспортироваться в центральный пункт переработки, расположенный в пределах сети. Это ключ к снижению общего воздействия на землю, а также к созданию наиболее энергоэффективной схемы работы. На тропах можно легко заметить масштабы, которые имитируют природные явления, например, прожилки листьев. Такая планировка в сочетании с измельчителем Жана Пэна и 4 неквалифицированными рабочими позволит заготавливать 1 га в неделю, что составляет около 80 м3 материала. Это то же количество материала, которое использовалось в экспериментах по сбору метана, примерно 50 тонн.
Как только щепа возвращается на место переработки, ее необходимо пропитать водой. Пропитка водой из шланга вполне подходит, для того, чтобы 1 кубический метр (около 550 кг) щепы впитал 700 литров воды за 3 дня. Опять же, если вы используете систему замачивания, выкопайте канаву, чтобы задерживать и перерабатывать воду, которая неизбежно будет стекать. Смачивайте кучу через каждые 6-10 см, чтобы обеспечить равномерное содержание воды. Ваша цель — 40-50% влажности под укрытой кучей. Проверьте компост, сжав его — с него должно капать не более двух капель.
Жан Пэн подробно описывает экономику такой работы. Система обеспечивает безопасность от лесных пожаров, дает рабочие места, метан, гумус и является устойчивой практикой. После начала эксплуатации 12% метана, собранного на участке, будет возвращаться обратно на участок. В целом 26% общей калорийности продукции будет реинвестировано для поддержания работы и ее сохранения.
Домашние масштабы
Хотя эксперименты Жана Пэна на 50 и 120 тонн могут быть немного великоваты для домашнего хозяйства или небольшой фермы, применяемые методы могут быть использованы в проектах меньшего масштаба. Бочка объемом 55 галлонов (208 л) в центре кучи объемом 1,5 м3 просто уменьшается до одной пятой от 50-тонного эксперимента Жана Пэна. В результате должно получиться около 20 м3 метана. Хотя это и не 2000 м3, которые собрал Жан Пэн, 20 м3 метана все равно эквивалентны 90 кВт/ч. Сам компост и нагрев воды — все это по-прежнему ценные результаты, которые оценит ферма любого размера, даже без масштабирования системы для производства большого количества метана.
Лесные ресурсы
Чтобы дать представление о том, насколько большой ресурс не используется, Жан Пэн иллюстрирует результаты деятельности некоторых лесов мира. Лес Вар включает 400 000 пригодных для использования гектаров. Ежегодно здесь производится 2,4 миллиона тонн гумуса, 192 миллиона литров бензина в эквиваленте газа метана и создается 6 400 рабочих мест, не считая тех, которые создаются после выработки ресурсов. Эти цифры меркнут по сравнению с теми, которые были бы созданы на 192 000 га бельгийских лесов, 14,5 млн га французских лесов или 17 млн га калифорнийских лесов. Только эти леса в сумме дают 42 000 000 гектаров пригодной для эксплуатации земли. Стоит также еще раз упомянуть, что управление этими лесами приведет к борьбе с лесными пожарами. Такое ответственное управление снизит затраты, связанные с предотвращением пожаров и устранением ущерба, а также обеспечит новые устойчивые ресурсы и рабочие места.
Источник: https://www.permaculturenews.org/2011/12/15/the-jean-pain-way/
