ENVIRONMENTAL PERSPECTIVES FOR UTILIZATION OF LIVESTOCK WASTEWATER
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.14.2025.32Keywords:
livestock, by-products, wastewater, organic matter, fertilizer, emissionsAbstract
In recent years, Ukraine has seen positive dynamics in the development of industrial livestock, which increases the local anthropogenic load on the environment. In areas where large livestock enterprises are located, the source of local environmental pollution is not only manure, but also wastewater in an annual total amount of 28,7–270,1 million m3 during 1990–2023. The wastewater includes animal manure and urine, feed residues, mechanical impurities and water. Based on these raw materials, it is advisable to produce high-quality organic fertilizers and biofuels, neutralizing and purifying wastewater. It was found that 618,2–7 342,5 thous. tons of organic matter were discharged annually as part of wastewater during 1990–2023, the content of which is highest in cattle breeding wastewater – 477,1 thous. tons/year and pig farming – 135,3 thous. tons/year. Among the studied systems for handling animal by-products in Ukraine, biological treatment (composting and anaerobic lagoons) account for 922,8 thous. tons/year or 1,8% of manure in terms of volume. The share of methane emissions from biological manure treatment systems is 4,73 thous. tons/year or 14% of total emissions (2023). The potential of studying the local impact of wastewater from livestock enterprises on the environment using satellite agroecological monitoring is shown. Analysis of global trends has highlighted the main technological approaches to processing by-products of animal and plant origin. There is a gradual movement in the world towards the realization that any by-products of agriculture, even those previously considered unsuitable for further use, are raw materials for obtaining fertilizers, nutrient substrates, biofuels and biogenic elements. The direction of processes to increase the amount of nutrients in the sediment with a simultaneous increase in the efficiency of biological wastewater treatment processes will increase the biological immobilization of dissolved nutrients in order to convert them into a solid fraction suitable for separation from the liquid and subsequent granulation.
References
Біотехнологія відходів тваринницьких підприємств : монографія / М.О. Захаренко та ін. Київ : НУБіП України, 2015. 380 с. [Електронний ресурс]. URL: http://repository.vsau.org/getfile.php/19557.pdf (дата звернення 05.09.2025).
Виробництво органічних добрив : науково-методичні рекомендації / Л.В. Войтенко та ін. Київ : НУБіП України, 2009. 45 с. [Електронний ресурс]. URL: https://nubip.edu.ua/sites/default/files/u158/virobnorgdobr_2009.pdf (дата звернення 05.09.2025).
Екологічно безпечні технології переробки побічної продукції тваринного походження з отриманням органічного добрива : науково-методичні рекомендації / В.О. Пінчук та ін. Київ : ДІА, 2023. 50 с.
Пінчук В.О., Подоба Ю.В. Агроекологічна оцінка енергопотенціалу ґрунтів. Український журнал природничих наук. 2023. № 6. С. 80–90. https://doi.org/10.32782/naturaljournal.6.2023.9
Пінчук В.О., Подоба Ю.В., Тертична О.В. Екологічна оцінка утворення і поводження зі стоками у тваринництві. Агроекологічний журнал. 2025. № 1. С. 105–116. https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2025.327099
Подоба Ю.В., Пінчук В.О., Тертична О.В., Мінералов О.І., Дешко В.І. Вміст важких металів у дігестаті з побічної продукції птахівництва. Агроекологічний журнал. 2023. № 4. С. 65–72. https://doi.org/10.33730/2077-4893.4.2023.293755
Практикум з годівлі сільськогосподарських тварин : навчальний посібник / І.І. Ібатуллін та ін. Київ, 2015. 422 с.
Ребрикова П.А., Шидловська О.А., Жолобак Н.М., Мокроусова О.Р. Біотехнологічні аспекти очищення стічних вод підприємств, що переробляють продукти тваринництва. Наукові праці Національного університету харчових технологій. 2018. № 24. Вип. 6. С. 42–49. http://dx.doi.org/10.24263/2225-2924-2018-24-6-7
Скляр О.Г., Скляр Р.В. Аналіз технологій підготовки залишків після анаеробного бродіння. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства. Механізація сільськогосподарського виробництва. 2015. Вип. 156. С. 649–655. [Електронний ресурс]. URL: https://repo.btu.kharkov.ua//handle/123456789/28207 (дата звернення 05.09.2025).
An Q., Liu Y., Cao X., Yang P., Cheng L., Ghazani M.S., Suota M.J., Bi X. Microwave catalytic pyrolysis of solid digestate for high quality bio-oil and biochar. Journal of analytical and applied pyrolysis. 2024. Vol. 182. P. 106683. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2024.106683
Brandаo A., Gonçalves A., Santos J. Circular bioeconomy strategies: From scientific research to commercially viable products. Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 295. P. 126407. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126407
Dadrasnia A., Muñoz I., Yáñez E. Sustainable nutrient recovery from animal manure: A review of current best practice technology and the potential for freeze concentration. Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 315. P. 128106. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128106
Grell T., Marchuk S., Williams I., McCabe B.K., Tait S. Resource recovery for environmental management of dilute livestock manure using a solid-liquid separation approach. Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 325. P. 116254. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116254
IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories / eds.: Simon Eggelston et al.; Institute for Global Environmental Strategies (IGES). 2006. [Електронний ресурс]. URL: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol4.html (дата звернення 05.09.2025).
Kundu D., Dutta D., Samanta P., Dey S., Sherpa K., Kumar S., Dubey B. Valorization of wastewater: A paradigm shift towards circular bioeconomy and sustainability. Science of The Total Environment. 2022. Vol. 848. P. 157709. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157709
Michael-Kordatou I., Michael C., Duan X. Dissolved effluent organic matter: Characteristics and potential implications in wastewater treatment and reuse applications. Water Research. 2015. Vol. 77. P. 213–248. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.03.011
Qi G., Zhang B., Tian B., Yang R., Baker A., Wu P., He S. Characterization of Dissolved Organic Matter from Agricultural and Livestock Effluents: Implications for Water Quality Monitoring. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2023. Vol. 20. Iss. 6. P. 5121. https://doi.org/10.3390/ijerph20065121
Ruiz Mercado G.J. Designing a safer circular economy of chemicals. Clean Technologies and Environmental Policy. 2024. Vol. 26. P. 2415–2417. https://doi.org/10.1007/s10098-024-02982-0
Sarwer A., Hamed S., Osman А., Jamil F., Al‑Muhtaseb A., Alhajeri N., Rooney D. Algal biomass valorization for biofuel production and carbon sequestration: a review. Environmental Chemistry Letters. 2022. Vol. 20. P. 2797–2851. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01458-1
Tang J., Li X., Cao C., Lin M., Qiu Q., Xu Y., Ren Y. Compositional variety of dissolved organic matter and its correlation with water quality in peri-urban and urban river watersheds. Ecological Indicators. 2019. Vol. 104. P. 459–469. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.05.025
Tarariko O.H., Cruse R.M., Ilienko T.V., Kuchma T.L., Kozlova A.O., Andereiev A.A., Yatsiuk V.M., Velychko V.A. Impact of climate changes on agroresources of Ukrainian Polissia based on geospatial data. Agricultural Science and Practice. 2024. Vol. 11. № 2 . P. 3–29. https://doi.org/10.15407/agrisp11.02.003
Tom A.P., Jayakumar J.S., Biju M., Somarajan J., Ibrahim M.A. Aquaculture wastewater treatment technologies and their sustainability : A review. Energy Nexus. 2021. Vol. 4. P. 100022. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2021.100022
Ukraine’s Greenhouse gas inventory 1990–2021: annual national inventory report for submission under the United Nations framework convention on climate change and the Kyoto protocol / Ministry of Environmental Protection and Natural Resources of Ukraine, Budget Institution “National Center for GHG Emission Inventory”. Kyiv, 2023. 568 p. [Електронний ресурс]. URL: https://unfccc.int/documents/628276 (дата звернення 05.09.2025).
Williams C.J., Frost P.C., Morales-Williams A.M., Larson J.H., Richardson W.B., Chiandet A.S., Xenopoulos M.A. Human activities cause distinct dissolved organic matter composition across freshwater ecosystems. Glob. Chang. Biol. 2016. Vol. 22. Iss. 2. P. 613–626. https://doi.org/10.1111/gcb.13094
