Centrum výskumu rastlinnej výroby -Výskumný ústav agroekológie, Michalovce
Špitálska 1273
071 01 Michalovce
e-mail: porvaz@scpv-ua.sk

 
 


Energetické rastliny v podmienkach Východoslovenskej nížiny

Pestovanie energetických plodín v priemyselne rozvinutých krajinách nastoľuje otázku ich pestovania na poľnohospodárskej pôde a na získavanie energie s minimálnou ekologickou záťažou. Je potenciálne možné pestovať ich všade tam, kde došlo k znehodnoteniu poľnohospodárskej pôdy, tam kde dochádza k ústupu poľnohospodárstva a zmenšuje sa plocha obhospodarovaných pôd, alebo tam, kde by nebolo vhodné pôdy využívať na pestovanie potravín, ako napríklad pri cestách alebo inak ekologicky zaťažovaných územiach.

Fytoenergetické rastliny sa vyznačujú rýchlym rastom a kvalitou vyprodukovanej biomasy na rôzne účely (rastlinné oleje, výroba tepla, elektriny, kvapalných palív), a začínajú sa uplatňovať ako alternatívne zdroje energie s dôrazom na ochranu životného prostredia. Súčasné vývojové trendy týkajúce sa nepotravinovej produkcie - pestovanie energetických plodín na poľnohospodárskej pôde jednoznačne dokazujú, že tento nový smer je nezvratný a predstavuje veľkú šancu pre poľnohospodárov a spracovateľský priemysel v blízkej budúcnosti. Možno konštatovať, že existuje mnoho významných dôvodov k podpore a rozvoju takejto produkcie aj na Slovensku.

Celková spotreba energie na Slovensku je približne 800 PJ (Peta joule). Najväčšími spotrebiteľmi sú s 38 % odvetvie priemyslu a s 25 % domácnosti, ďalej obchod, služby a doprava. Poľnohospodárstvo spotrebuje cca 15 PJ. Podiel zdrojov obnoviteľných foriem energie (ZOFE) na spotrebe primárnych energetických zdrojov činí v Európskej únii (EÚ) cca 6 %, na Slovensku je tento podiel menší ako 4,2 %. Spomedzi obnoviteľných zdrojov energie na Slovensku má najväčší podiel, asi 42 % biomasa. Analýza rozvoja ZOFE na Slovensku preukázala, že vzhľadom na naše prírodné podmienky je najvýznamnejším komplexné využitie biomasy. Vzhľadom na veľkosť technicky využiteľného potenciálu je biomasa najperspektívnejším zdrojom nielen pre jednoduché spaľovanie, ale aj pre náročnejšiu výrobu elektrickej energie alebo biopalív. Vysoká, až 90 %-ná závislosť Slovenska na dovoze primárnych energetických zdrojov i medzinárodné záväzky Slovenska v oblasti klimatických zmien robia otázku efektívneho využívania ZOFE mimoriadne aktuálnou.

Potenciál biomasy na výrobu energie je hlavne v oblasti výroby tepla. Sú pripravené návrhy a štúdie na rozvoj teplární so zámerom spaľovania biomasy a zmiešaných palív, v ktorých je časť biomasy a zvyšok tvoria fosílne palivá (uhlie, zemný plyn). Veľmi perspektívne sa javia biologické palivá, ako sú bioplyn, bionafta a bioetanol. Najmä výroba bioplynu je aktuálna a veľmi zaujímavá z pohľadu riešenia problematiky živočíšnych odpadov, keď výťažnosť sa pohybuje až na hranici 80 %. Takisto fermentácia kalov z komunálnej, ale aj výrobnej sféry rieši problematiku v kontexte so znížením záťaže životného prostredia. Uplatnenie biopalív v oblastiach národného hospodárstva je rôznorodé. Používajú sa hlavne ako aditíva do pohonných látok. Kým v zmesi s fosílnymi palivami, konkrétne pri benzínových motoroch, je podiel 15 - 20 % bioetanolu, s malými úpravami je možné zvýšiť jeho podiel až do 85 %. Podľa predpokladov Európskej komisie sa odhaduje produkcia kvapalných biopalív do roku 2010 na úrovni 18 mil. t.

Na Slovensku sa začínajú introdukovať energetické plodiny ako ozdobnica čínska (Miscanthus sinensis Anderss.), medzidruhové hybridy ciroku cukrového a sudánskej trávy, konope siate, energetické ciroky, láskavce, topinambury a rýchlorastúce dreviny. Výnosový potenciál týchto energetických plodín na produkciu biomasy prevyšuje možnosti domácich druhov pestovaných u nás, vrátane rýchlorastúcich drevín.



Obrázok 1: Zber porastu ozdobnice čínskej v treťom roku pestovania na fluvizemi kultizemnej v roku 2008 (Foto : Ing. Š. Tóth, PhD.)


Obrázok 2: Semenné druhy láskavcov vhodné na energetické účely na fluvizemi kultizemnej (Foto : Ing. Š. Tóth, PhD.) Obrázok 3: Porast topinamburu na fluvizemi kultizemnej (lokalita Vysoká nad Uhom) (Foto : Ing. Š. Tóth, PhD.)

Medzi rastliny vhodné na energetické účely pestované v podmienkach Východoslovenskej nížiny patrí ozdobnica čínska (lat. Miscanthus sinensis Anderss.; angl. Japanese silvergrass, Chinese silvergrass; nem. Chinaschilf, Zwerg - Chinaschilf). Je to rastlina C4 typu. Počet chromozómov: 2n = 38. Produkčný potenciál za priaznivých podmienok je nad 30 t.ha-1 sušiny, v podmienkach závlah až 40 t.ha-1 sušiny. Ako rastlina C4 typu efektívne využíva slnečnú energiu, vodu a živiny. V našich agroklimatických podmienkach je značne odolná voči chorobám a škodcom. V prvom roku pestovania je však náchylná na vymŕzanie a v počiatočných fázach rastu na zaburinenie. Dosiahnuté úrody nadzemnej biomasy ozdobnice čínskej (v absolútnej sušine) v rokoch 2003 - 2007 na fluvizemi kultizemnej vo Vysokej nad Uhom sú uvedené v tabuľke 1. V roku založenia porastu (1. rok pestovania - 2003) sa ozdobnica čínska na produkciu nezberá. Rozdrvená hmota sa využila ako mulč k rastlinám proti poškodeniu mrazmi. V 1. roku pestovania v podmienkach fluvizeme kultizemnej vo Vysokej nad Uhom bola dosiahnutá úroda v priemere za varianty výživy 7,73 t.ha-1. Ďalej sú preto hodnotené iba produkčné roky 2004 - 2007, v ktorých bola dosiahnutá priemerná úroda 36,54 t.ha-1.

Tabuľka 1: Úrodové parametre ozdobnice čínskej [t.ha-1]

Rok
Variant výživy
Priemer
za varianty výživy
V1
V2
V3
2003
7,93
8,65
6,60
7,73
2004
37,65
41,03
32,88
37,18
2005
40,70
40,83
34,00
38,51
2006
34,63
45,90
27,60
36,04
2007
33,43
43,78
26,08
34,43
Priemer za roky 2004 - 2007
36,60
42,90
30,14
36,54
V1 - 40 kg.ha-1 N      V2 - 60 kg.ha-1 N      V3 - 0 kg.ha-1 N

V rámci riešenia výskumnej úlohy boli na experimentálnom pracovisku CVRV - VÚ agroekológie Michalovce vo Vysokej nad Uhom založené porasty iných energeticky využiteľných rastlín na fluvizemi. Cieľom riešenej úlohy bolo zistiť produkčný potenciál druhov genetického materiálu láskavca (Amaranthus L.) a topinamburu hľuznatého (Helianthus tuberosus L.), určiť agrotechniku ich pestovania v agroekologických podmienkach Východoslovenskej nížiny, ako perspektívnych druhov obnoviteľných zdrojov energie pri zhodnocovaní biomasy. Pokusy boli založené v bezzávlahových podmienkach, čo sa javí v pôdnoklimatologických podmienkach VSN ako rizikový faktor. Dátum sejby jednotlivých druhov láskavcov bol 4. 5. 2002. Pôda bola spracovaná na drobnohrudkovitú štruktúru, s hĺbkou sejby 2 cm. Poveternostné podmienky v čase zakladania porastov však boli dosť nepriaznivé. Priemerná teplota v mesiaci máj bola oproti normálu v priemere o 3 ?C vyššia, ale mesačný úhrn zrážok tvoril iba takmer tretinu oproti normálu. Z uvedených dôvodov bolo vzchádzanie rastlín nerovnomerné a zdĺhavé. Pri porovnaní mesačných úhrnov zrážok vo vegetačnom období od založenia porastu podľa jednotlivých mesiacov, tieto boli vždy pod priemerom dlhodobého normálu, aj keď za celé vegetačné obdobie tento rozdiel nebol až taký výrazný.

Podľa údajov z tabuľky 2 topinambur dosiahol najvyššiu produkciu sušiny, (22,25 t.ha-1 sušiny) v porovnaní s ostatnými druhmi láskavcov. Najvyššiu úrodu sušiny dosiahol z rodu Amaranthus dosiahol druh Amaranthus tricolor - 19,95 t.ha-1 sušiny, čo v porovnaní s kontrolnou plodinou predstavuje 89,66 % podiel. Amaranthus sp. K-124 dosiahol približne rovnakú úrodu oproti Amaranthus tricolor. Posledný druh z rodu Amaranthus cruentus don Armando dosiahol iba 81,26 % podiel v porovaní s kontrolou. Podľa dosiahnutej produkcie sušiny sa ako perspektívna plodina vhodná na pestovanie pre energetické účely okrem uvedenej ozdobnice čínskej javí Helianthus tuberosus a z rodu Amaranthus v agroekologických podmienkach fluvizeme kultizemnej Amaranthus tricolor a Amaranthus sp. K - 124.

Topinambur zaraďujeme medzi alternatívne energetické plodiny, pretože vzhľadom k vysokej produkcii biomasy (dosahuje produkciu 14 - 16 t.ha-1 sušiny a v priaznivých podmienkach nad 20 t.ha-1 sušiny na spaľovanie), sa v zahraničí realizuje skúšobná výroba bioetanolu z hľúz. Viac sa využíva na kŕmenie zvierat (siláž, zelené krmivo), na výrobu bioplynu a suchá vňať má energetické využitie. Je nenáročný na pestovanie. Plodina navyše obsahuje množstvo diétnych látok, čím sa považuje za potravinu budúcnosti.

Tabuľka 2: Dosiahnuté úrody sušiny nadzemnej biomasy energetických rastlín na fluvizemi kultizemnej

Plodina
Výška porastu (cm)
Úroda sušiny (t.ha-1)
%
Amaranthus tricolor
120
19,95
89,66
Amaranthus cruentus don Armando
115
18,08
81,26
Amaranthus sp. K - 124
118
19,68
88,45
Helianthus tuberosus
170
22,25
100

Záver

Všetky testované energetické plodiny sú vhodné na pestovanie pre energetické účely, a to výškou dosiahnutej produkcie sušiny nadzemnej biomasy. Aj keď predmetné druhy láskavcov sú semenné druhy, môžeme ich využiť na produkciu biomasy hlavne pre bioplynové stanice. Topinambur by sme odporúčali pre produkciu biometánu, ale taktiež nemôžeme opomenúť produkciu hľúz pre tvorbu inulínu, čo je veľmi žiadaná surovina hlavne pre svoje dietetické účinky.

Vystavené: 4.9.2009

Autor textu: Ing. Pavol Porvaz, PhD.