Міскантус, буряк та сорго як біоенергетичні культури

Енергетичні культури — це рослини, які вирощують спеціально для того, щоб у майбутньому використати їх як паливо — біоенергетичне паливо. Такі культури використовуються для отримання твердих, рідких і газоподібних біопалив.

Дослідники намагаються знайти якомога більше рослин із вагомим енергетичним потенціалом. Нині їх досить багато, наприклад, цукровий буряк, цукрове сорго, міскантус, світчграс, енергетична верба та інші.

Як повідомляє Мінагрополітики, енергетичні плантації біомаси запобігають ерозії ґрунту, сприяють поліпшенню стану навколишнього середовища. Під час спалювання біомаси на електростанції в атмосферу викидається тільки той СО2, який було поглинуто рослиною під час зростання.

Серед областей України найбільше придатних земель для вирощування енергетичних культур розташовано в Автономній Республіці Крим, Житомирській та Чернігівській областях. У першій загальна площа енергетичних культур може досягти 737 тис. га, в другій — 730 тис. га, в третій — 546 тис. га. Також великим потенціалом володіють Київська (417 тис.), Херсонська (396 тис.), Львівська (382 тис.), Запорізька й Луганська (368 тис.) та Одеська (317 тис.) області.

Цукрове Сорго

Це високорослі рослини заввишки 4-5 м, котрі належать до групи (C4). З одного гектара можна збирати 90-100 тонн цукроносної біомаси. До кінця вегетації в соку стебел накопичується до 16-22% цукрів. Може забезпечити отриманння 40-50 т/га соку та до 25-30 т/га сухої маси, яка використовується для виробництва етанолу, бутанолу та біогазу. Віджата зелена маса використовується для отримання брикетів і пеллет. Гектар посівів цукрового сорго за вегетаційний період 125-135 днів засвоює до 55 тонн вуглекислого газу та виділяє в атмосферу близько 40 тонн кисню.

Цукрове сорго як сировина використовується в декількох напрямках: по-перше, мова про харчові цілі — з одного гектара можна отримати до 4 т цукрового сиропу. По-друге, зелена маса рослин іде на виробництво кормів, адже з 1 га є можливість отримати до 25 тис кормових одиниць. По-третє — біопаливо, а саме:

•         біоетанол (до 6,0 т/га ~ 35,7 Гкалл/га);
•         тверде біопаливо (до 25 т/га ~ 95,3 Гкалл/га);
•         біогаз (до 17,6 тис.м3/га~ 90,8 Гкалл/га);
•         якісне органічне добриво.

Найбільшим експортером сорго у світі є США, які щорічно відправляють за кордон до 10 млн т цієї рослини. Світовий лідер з імпорту цукрового сорго — Китай. Він закуповує сорго і для кормів, і для виробництва біоетанолу. Із зернового сорго значно більший вихід крохмалю (70-74%), ніж, наприклад, із кукурудзи (67-72%). У цукровому ж — комплекс цукрів у соку стебел, тому, відповідно, більший вихід спирту. Якщо використовувати окрім стебел ще й зерно на виробництво біоетанолу, можна отримати до 7 тис. л/га на рік.

За цією культурою майбутнє виробництва біоетанолу. До того ж, сорго може рости і в степовій, і в лісостеповій зоні країни та давати високі врожаї. Сорго — не надто примхлива до вологи культура, що є дуже важливим, адже останніми роками ситуація з опадами у лісостепу а тим більше — у степовій зоні, просто критична.

Сорго надає фіто-меліоративний вплив на ґрунти, зменшуючи їхнє засолення. Крім того, що сорго виносить із ґрунту солі, воно переводить важкодоступні форми фосфору в доступніші й підтягує легкодоступні фосфати з 1,5-2-метрового шару ґрунту в 30-50-сантиметровий.

Сорго з успіхом можна вирощувати на землях сільськогосподарського призначення, де спостерігається забруднення ґрунту в результаті господарської діяльності підприємств з видобутку та переробки корисних копалин. Завдяки вирощуванню сорго забруднені землі через певний проміжок часу стануть придатними для вирощування зернових.

Цукровий буряк

Цукровий буряк — дуже важлива культура для українських аграріїв. У нашій країні, зазвичай, його використовують лише за для виробництва цукру. Але на цьому потенціал цієї культури не закінчується. Із валового збору в 15 млн т буряку, цукор складає в середньому 2,2 млн т. Бо 705 тис. т із загальних даних — це вихід меляси, з якої виробляється 170 тис. т біоетанолу. Найбільшу частку має жом, його залишається 12 млн т, який і складає основу виробництва біодобрива — 2,2 млн т і біогазу — 0,6 млрд м3.

Побічним продуктом, котрий виникає під час виробництва цукру є фільтраційний осад. Він утворюється у результаті взаємодії сировини з вапном і вуглекислим газом (процес відбілювання) і складається в основному з вуглекислого кальцію. Використовується як кальцієвмісна добавка для виробництва кормів, як добриво для озимини або сировина для будівельних сумішей.

Потенційний вихід біопалива з біоенергетичних рослин, за даними Мінагрополітики

Міскантус

Міскантус  — це багаторічна трав’яниста рослина з родини злакових, С4 типу фотосинтезу, який нараховує близько 40 видів. Культура з добре розвиненою кореневою системою, яка досягає 2,5 м глибини й більше. Така коренева система сприяє дуже доброму використанню елементів живлення і води з ґрунту. Стебло є дуже міцним і відрізняється великою витривалістю до механічних пошкоджень, оскільки містить велику кількість лігніну і целюлози.

Рослини досить добре зимують, стійкі до опадів і сильного вітру в зимовий період. У натуральному середовищі рослини міскантусу ростуть до 2 м заввишки (і більше). Потреби міскантусу щодо води є набагато вищими, ніж доступні середньорічні опади — близько 700 мм опадів на рік.

Міскантус є високоефективною екологічно чистою культурою: після чотирьох років вирощування він накопичує 15-20 т підземної біомаси, яка еквівалентна 7,2-9,2 т/га вуглецю. Тривалість використання плантації — близько 20 років, а комерційного вирощування — 15 років. Низькі експлуатаційні витрати на вирощування відкривають широкі можливості використання даної культури для виробництва твердих видів палива.

Урожайність сухої біомаси становить 15-20 т/га. Біомасу можна збирати щорічно за допомогою звичайних кормозбиральних комбайнів, а отримана маса може йти безпосередньо на вироблення тепла або перероблятися в паливні брикети чи гранули. Рекомендують вирощувати цю культуру на малопродуктивних ґрунтах, непридатних для вирощування інших сільськогосподарських культур.

Теплота згоряння міскантусу становить 17 МДж/кг (сухої маси), вміст золи — 2,7%. Дослідження, проведені в Греції, показали, що за сприятливих кліматичних умов (не дуже сухе літо), врожайність може сягати до 28-30 т сухої маси/га і з одного посіву можна збирати його протягом 30 років. Найкращі результати були отримані за щільності посадки 10 тис. і більше саджанців на гектар і внесенні азотного добрива масою 50 кг/га.

Інститут цитології і генетики СВ РАН вивчає можливість використання міскантусу для виробництва целюлози і лігніну замість бавовнику.

Біомасу можна збирати щорічно. Її розглядають, насамперед, як поновлювані джерела енергії. З огляду на високий вміст целюлози і лігніну міскантус є також цінною сировиною для виробництва будівельних матеріалів, у целюлозно-паперовій промисловості та в сільському господарстві. Виробничі витрати на вирощування міскантусу в різних європейських країнах рівні 35-105 євро/т сухої речовини.

Усі три культури мають неабиякий потенціал для вироблення біопалива для українського споживача. Більш розвинені країни досить давно й ефективно вирощують енергетичні культури, щоб потім виробити з них таке потрібне для життєдіяльності людини паливо. Площі під такими культурами збільшуються з кожним роком, до чого тепер прагне й український екологічно налаштований аграрій.

Анастасія Аврамчук, SuperAgronom.com