Energetyczne rośliny
Rośliny „energetyczne", któż o nich nie słyszał?
Trwa spór, czy jest to właściwe określenie. To utrwalone już, potoczne, choć błędne określenie, bardziej medialne niż naukowe. Każda bowiem roślina zawiera skumulowaną energię słoneczną, każda więc z definicji jest energetyczna.
Podjęto wprawdzie próbę naprawienia tego błędu przez wprowadzanie określenia „rośliny wieloproduktowe". To jednak nie przyjęło się, być może ze względu na kłopot lingwistyczny, ten sam rdzeń „prod.", produkcja roślin wieloproduktowych. Tylko w języku polskim istnieje taka błędna zbitka pojęć, w niemieckim mamy „Energie Pflanzen"- rośliny, które służą do produkcji energii, w angielskim już dużo lepiej; short rotation coppice (SRC) rośliny krótkiej rotacji, w domyśle plantacje roślin na cele energetyczne, o krótkim okresie uprawy. Określenie „plantacje roślin przeznaczonych na cele energetyczne" (proponuję skrót - PRE) choć przydługie jest prawidłowe i właściwe, przy okazji eliminuje całkowicie "konieczność" corocznego, ustawowego ustalania listy gatunków biomasowych, którym przysługują dotacje.
Pomimo pewnych niedostatków czy wad, biomasa roślinna to najdoskonalsza forma przetworzonej energii słonecznej i najczystsza postać OZE. Powinna być podstawowym OZE w Polsce, zwłaszcza ta z upraw roślin na cele energetyczne (PRE). Spalanie pierwotne czy współspalanie biomasy z węglem powinno być systematycznie ograniczane na rzecz produkcji płynnych paliw II generacji (BTL- biomass to liquid), sun-diesel, biooleje produkowane metodą pirolizy.
Topola i ślazowiec?
Trudno znaleźć tak skrajnie różne, pod każdym względem, gatunki. Określenie: topola, czy wierzba, „energetyczna" wprowadza w błąd, niosąc informację, że oto niby wyhodowano specjalną topolę czy wierzbę "energetyczną", tak jakby te naturalne formy nie były równie energetyczne. To nieporozumienie, nie istnieje żadna topola czy wierzba „energetyczna" obok „nieenergetycznej". To tylko reklama. Jedyna różnica to plony, najczęściej wyższe niż u gatunków wyjściowych oraz często wyższa odporność na choroby i szkodniki. Ślazowiec pensylwański nie potrzebuje takiej reklamy, nie używa się formy ślazowiec „energetyczny".
Mówi się czasami o rzepaku, kukurydzy czy owsie „energetycznym" co powinno już tylko rozśmieszać. Notabene, hodowla odmian rzepaku poszła akurat w dokładnie odwrotnym kierunku (odmiany bezerukowe) niż oczekiwany skład chemiczny na potrzeby przemysłu biodiesla. Lepiej pod tym względem wypada rydz, czyli lnianka. Tymczasem nad uprawami rzepaku zawisły czarne chmury. Zespół naukowców niemieckich z Uniwersytetu w Getyndze odkrył, że przemysłowe uprawy rzepaku produkują około 3,6 kg/ha/rok gazu rozweselającego, który jest, jako gaz cieplarniany, aż 320 razy bardziej niebezpieczny niż dwutlenek węgla. Dalsze badania powinny dać odpowiedź, czy trzeba będzie zastanawiać się nad zagrożeniem ze strony upraw rzepaku. Uprawy kukurydzy, także „energetycznej" zaatakowane zostały przez stonkę kukurydzianą. Jak na tym tle możemy ocenić walory i szanse powodzenia upraw „energetycznej" topoli oraz ślazowca?
Topola
Topola (Populus sp.) jest w Polsce powszechnie znanym drzewem. Topole, zwłaszcza włoskie, sadzone były przy drogach i na polach w celu uzyskania ochrony przeciwwiatrowej. Były sadzone w celu osuszania terenów podmokłych dla rolniczego ich zagospodarowania. Po osiągnięciu celu były wycinane. Były masowo sadzone (w PRL) w miastach, jako najtańsze i łatwo dostępne drzewko. Po latach, równie masowo wycinane z powodu niezliczonych wad - np. wywoływanie kataru siennego, alergii na pyłki i „koty", zranienia i śmierć ludzi, zniszczenia z powodu upadków kruchych pni, konarów i gałęzi.
Nieznane są żadne naturalne krzyżówki, które warto uprawiać na plantacjach celowych. Wszystkie wartościowe mieszańce topoli powstały w sposób sztuczny in vitro, w laboratoriach i szklarniach. Wyjściowe gatunki w Europie to topola czarna (P. nigra) i topola osika (P. tremula) W USA początkowo były to Populus trichocarpa (kalifornijska) i Populus deltoides (amerykańska). Najnowsze amerykańskie hybrydy pochodzą od P. nigra i R maximowiczii. Wiodącą rolę w hodowli i uprawie mają USA, tam powstało najwięcej odmian i plantacji w południowych, gorących stanach. Te hybrydowe klony topoli (np. DTAC-1, PC-03, OP-367, DN--34 Imperial, czy N-222) dają plony od 10 do 25 ton s.m./ha/rok, ale uwaga, w uprawie wyłącznie na pojedyncze pnie i w rotacji co najmniej 10-20 lat, a i to po spełnieniu niżej wymienionych warunków.
Mieszańce topoli (topole hybrydowe - szybko rosnące) są ciepłolubne i nie znoszą zacienienia. Zalecana rozstawa (USA) na plantacji w 4-5 -letniej rotacji to 180 x 180 cm lub 150 x 300 cm. W cyklu 15-30 - letnim jest to rozstawa 4,5 m x 4,5 m lub 6 m x 6 m, co daje 300 do 3000 sztuk drzew na hektar. Sztobry kosztują w USA od 0,6 do 3,5 zl za sztukę, w Niemczech ok. 1 zl za sztukę.
Wbrew powszechnej opinii, celowa i w miarę opłacalna uprawa szybko rosnących mieszańców topoli na cele energetyczne wymaga dobrze nasłonecznionych, najlepszych gleb (I-III klasa bonitacyjna) o wskaźniku pH 5,5 do 7,5. Powyżej 8 pH topole giną. Wysoki poziom wód gruntowych, najlepiej na głębokości 0,5-1 metra, oraz prawie tropikalne temperatury, dużo deszczu - tylko w takich warunkach możliwe są przyrosty 6-8 metrów w początkowym okresie 4-6 lat.
Koszt założenia plantacji w Niemczech szacowany jest na około 5-6 tys. zł/ha (w tym sztobry 3 - 4 tys. zł). Badania niemieckie wykazały, że topole i mieszańce topoli przy obsadzie na hektar ok. 3-10 tys. sztuk wykazywały silną reakcję redukcyjną. W zależności od klonu zamierało 50-80% roślin już po przekroczeniu liczby 3-4 tys. na hektar, ze względu na bardzo silne wzajemne zacienianie. Topolę, podobnie jak wierzbę rozmnaża się przez sadzenie sztobrów (o dl. 20-30 cm) lub ostatecznie prętów (o dl. 100-150 cm). Należy je przygotować jesienią i przechować do sadzenia w chłodni w temperaturze od + 2 do +4°C. Sztobry sadzimy w okresie wczesnej wiosny (z chłodni) lub ryzykownie na jesieni, tak jak wierzbę.
Zachwaszczenie plantacji zmniejsza wzrost topoli hybrydowych i szczególnie w pierwszym roku może być przyczyną zniszczenia plantacji. Plantacje należy opryskać dwukrotnie Rondoupem (s.cz.- Glyfosat) w ilości 1,7 kg/ha, ostatni oprysk możliwy na 2 tygodnie przed sadzeniem. Po posadzeniu można użyć środka zawierającego oxyfluoren (substancja czynna) w ilości 2,25 kg/ha (dane amerykańskie). Plantacje powinny być ogrodzone na terenie występowania zajęcy i susłów, gdyż potrafią one zniszczyć nawet starsze plantacje.
Wśród wielu chorób i szkodników (ponad 100) najgroźniejszą chorobą jest rdza topoli (Melampsora medusae Thümen i inne Melampsory), czarcia miotlastość, zamieranie topoli, zgorzel kory topoli i wierzby, rak tarczowa ty, a wśród szkodników najgroźniejszym jest chrząszcz topolowy (Chrysomela scripta Fabricius), który atakuje również wierzby i wiązy. Plonowanie topoli jest zmienne i wynosi dla różnych gatunków od 4 do 10 ton s.m/ha/rok, a dla szybko rosnących klonów 10-25 ton/ha/rok. Z dostępnych, amerykańskich danych wynika, że uprawa topoli jest względnie opłacalna jedynie w pełnych cyklach 20-30-letnich na grubiznę do papierni.
Ze względu na wysokie koszty uprawa na odrosty 3-5 sztuk z karpy w cyklach 5 - letnich w USA w ogóle nie jest prowadzona. Próby w Niemczech wykazały całkowity brak ekonomicznego uzasadnienia dla takiej uprawy. Bardzo wysoki bowiem jest koszt zbioru odrostów w cyklu 5 -letnim, od 100 do 400 zł/ha/t suchej masy. Należy też wyraźnie podkreślić, że topola, jak i pokrewna wierzba wymagają ogromnych ilości wody do wzrostu. Szacuje się, że 1 ha wierzby „energetycznej" wypompowuje rocznie około 6-10 milionów litrów wód gruntowych. Dla jej „kuzynki" topoli będą to ilości mocno zbliżone lub nawet jeszcze większe. Wobec nasilającej się w Polsce suszy hydrologicznej należy bardzo głośno zapytać o skutki przemysłowej uprawy tych roślin. Z całą pewnością dopłaty rolne do tych gatunków należy uznać za bardzo duży błąd.
Ślazowiec pensylwański
W trakcie 50-letnich badań pana prof. Bolesława Styka i pani prof. Haliny Borkowskiej w Akademii Rolniczej w Lublinie - slazowiec, dzięki wyjątkowym zaletom, został uznany za jedną z najważniejszych roślin uprawianych na cele energetyczne. Ślazowiec często bywa błędnie nazywany „malwą pensylwańską". Malwa pensylwańska nie istnieje, nie rośnie nawet w Pensylwanii. Nie istnieje też żadna literatura naukowa na temat tej rzekomej „malwy". Ślazowiec pensylwański to cenny gatunek uprawiany na cele energetyczne, wysokobiałkowy i miododajny. Może być wykorzystywany jako roślina wieloproduktowa do produkcji energii (ciepło, prąd, biogaz, sun-diesel, wodór) oraz jednocześnie (sic!) do produkcji paszy i miodu, podobnie jak rzepak (biodiesel, gliceryna, makuchy i miód).
Nie należy jednak mylić sun-diesla z biodieslem. Są to biopaliwa, biooleje, ale ze ślazowca nie da się wyprodukować biodiesla, a z rzepaku można albo biodiesel, albo sun-diesel. Pierwszy jest produktem transestryfikacji, a drugi szybkiej pirolizy i syntezy metodą Fishera-Tropsha. Ślazowiec (Sida hermaphrodita Rusby) to bylina, osiągająca co roku wysokość 3-4 metrów. Gatunek ten wytwarza z jednej karpy 20-40 pędów zamierających na zimę. Plantacje ślazowca powinny mieć minimalną obsadę 30, a maksymalnie 100 tys. sztuk na hektar. Trwałość plantacji określa się na 20-30 lat. Ślazowiec dobrze plonuje na wszystkich klasach bonitacyjnych, także na słabych glebach klas IV-VI o ograniczonej wilgotności. Ślazowiec jest całkowicie mrozoodporny, a także odporny na suszę. Ślazowiec kwitnie w okresie od czerwca-lipca aż do przymrozków, co wyróżnia go zasadniczo spośród roślin miododajnych.
Jego wydajność miodowa określana jest na ok. 150 kg na hektar, ale badania w IUNG w Puławach przynoszą wyniki wydajności miodowej ślazowca ok. 250 kg/ha. Korzenie ślazowca to surowiec farmaceutyczny, bogaty w rutynę i śluzy.
W początkowym okresie (pierwszy rok) bardzo wrażliwy na zachwaszczenie, szczególnie przy uprawie przez wysiew nasion wprost do gruntu. To jedna z metod zakładania plantacji, metoda tania tylko pozornie, gdyż jest wyjątkowo ryzykowna i zawodna, z tego powodu nie jest polecana. W przypadku wystąpienia suszy w okresie jednego miesiąca od wysiewu, zniszczeniu ulegnie cala plantacja. Koszt założenia plantacji określa się na 3 do 7 tysięcy zł/ha. Plantację warto założyć przez wysadzenie rozsady. Daje to 100% powodzenia uprawy.
Badania AR w Lublinie i własne pozwoliły na wydłużenie okresu zakładania plantacji ślazowca z miesiąca (kwiecień -maj) do kilku miesięcy. Plonowanie ślazowca jest zmienne, wyraźnie zależne od klasy ziemi i wynosi od 9 do 20 ton s.m/ha/rok, od drugiego roku, przeciętnie 15 ton s.m./ha/rok. Ślazowiec doskonale radzi sobie z oczyszczaniem osadów pościekowych. Nawożenie ślazowca uzależnione jest od wielu czynników i kierunków użytkowania. Zalecane nawożenie azotowe to 100 do 170 kg/ha, dawki 200-250 kg azotu nie powodują przenawożenia. W pierwszym roku slazowiec rośnie bardzo powoli, najczęściej osiągając wysokość 60-90 cm, ale najnowsze technologie uprawy pozwalają osiągnąć wysokość ponad dwa metry.
Wilgotność biomasy ślazowca w czasie zbioru wynosi ok.16-25%, zaś topoli stale ok. 60%. Coroczny zbiór ślazowca nie wymaga użycia specjalistycznych maszyn, zbiera się go prasami do słomy. Koszt zbioru ocenia się na 30 do 50 zł/ha/t suchej masy. Wielkość plonów tych roślin (topoli szybko rosnącej i ślazowca) jest zbliżona, ale efektywność uzyskania 1 GJ energii ze ślazowca jest wielokrotnie wyższa. Ciepło spalania suchego drewna świerkowego i bukowego to około 18 MJ/kg, dla sosny jest to 17 MJ/kg, a dla wysuszonego drewna topoli 16 MJ/kg. Ślazowiec, ze swymi 18,75 MJ/kg wypada tu nie najgorzej.
Topola w czasie zbioru ma wilgotność ok. 60% i tylko 6-8 MJ/kg. Musi być sezonowana lub suszona. Ślazowiec w czasie zbioru ma 15-25% wilgotności i nadaje się bezpośrednio z pola do produkcji peletów czy brykietów. Typowa bela sprasowanego ślazowca waży około 300 kg/m3.
Aby uzyskać wartościową paszę (zawartość białka ok. 25-30%), która może uzupełnić lub zastąpić lucernę, należy zebrać ślazowca tuż przed kwitnieniem. Można również użyć ślazowca do produkcji biogazu. Najwyższy uzyskany plon zielonej masy (biogaz lub pasza) to 100 ton z hektara. Jednakże, tak intensywne użytkowanie spowoduje osłabienie plonowania w następnym roku. Nie występują na nim żadne (potwierdzają to 50-letnie obserwacje) inwazyjne choroby i szkodniki. Na złych stanowiskach, np. po słoneczniku czy krzyżowych, może dojść do biernego zarażenia się ślazowca zgnilizną twardzikową (Sclerotinia sclerotiorum), której przetrwalniki znajdują się już na takim stanowisku.
Podsumowanie
- Koszt założenia plantacji: topola ok. 5-6 tys. zł, slazowiec od 3-7 tysięcy na hektar.
- Okres zakładania plantacji: topola 2-4 tygodnie w IV-V, X, slazowiec od IV do VII, IX-X.
- Wilgotność surowca podczas zbioru: topola 60%, slazowiec średnio 20%.
- Koszt zbioru: topola 5 letnia od 100 do 400 zł/ha/t sm, slazowiec 30-50 zł/ha/t suchej masy.
- Okres oczekiwania na pierwszy plon i zysk: topola 5-30 lat, slazowiec 2 lata.
autor: Roman Molas
źródło: www.instalator.pl
