Tylko trzy bioelektrownie/biogazownie rolnicze wpisane w tym roku do rejestru KOWR (do 16 października), przy 17 w roku 2016 i 21 w roku 2015, sugerują stagnację w rozwoju energetyki biogazowej. Prawda to połowiczna, wynikająca z surowej statystyki inwestycyjnej. Wbrew pozorom „światek” energetyki biogazowej żyje i wbrew logice i wszystkim przeciwnościom trzyma się mocno. Szczególnie sektor działań poświęcony pracom nad pozyskaniem nowych, efektywnych energetycznie i wydajnościowo roślin energetycznych.
Polska energetyka biogazowa w kontekście bioelektrowni i biogazowni zasilanych biomasą rolniczą, kukurydzą nadal stoi. Wszelkiego rodzaju dodatki w postaci gnojowic, oborników, kiszonek z traw czy buraków i innych okopowych, topinamburu, odpadów przemysłu przetwórstwa rolno-spożywczego, stanowią niewielki procent całości wykorzystywanych substratów. A przecież tworzony przez nas od kilku lat z udziałem kilkunastu naukowców z Wyższych Uczelni i Instytutów Naukowych katalog Polskich Roślin Energetycznych jednoznacznie wskazuje, że wielokierunkowo najbardziej efektywnymi roślinami energetycznymi są burak energetyczny (agrotechniczna „hybryda” buraka cukrowego), kolejno rożnik przerośnięty (sylfia – Silphium perfoliatum L.), kilka odmian traw energetycznych, w tym perz wydłużony zbitokępkowy (Agropyron elongatum), proso rózgowe (Panicum virgatum) i dopiero kukurydza.
Moda przyszła z Zachodu
Niechęć do uprawy innych niż kukurydza roślin energetycznych wynika z co najmniej dwóch powodów. Pierwszym jest zapewne wzorowanie się na uprawowym modelu naszych zachodnich sąsiadów. Biogazownie powstały przy fermach bydła, aby zlikwidować wszechwładny smród bydlęcej gnojowicy. Ze względu na to, że w pierwszych latach inwestycje były sowicie dotowane przez państwo (a i teraz są, choć w ograniczony już sposób), zaczęły być modne. Ktoś przez przypadek wrzucił do komory fermentacyjnej nadwyżkę przygotowanej dla bydła karmy (aby nie gniła i dodatkowo nie cuchnęła) i zauważył, że kiszonka z kukurydzy (a tego surowca w fermach bydła przecież nie brakuje) daje wespół z gnojowicą znaczniejsze efekty energetyczne. Z czasem fermy bydła likwidowano, a bioelektrownie czy biogazownie pracowały nadal na samej już kiszonce. Drugim powodem dominacji plantacji kukurydzy jest budowa w naszym kraju bioelektrowni i biogazowni prawie wyłącznie w technologiach niemieckich ukierunkowanych szczególnie na ten substrat.
Burak wciąż niedoceniony
Próby wprowadzenia do uprawy buraka energetycznego idą ciężko i ospale. Dwaj dominatorzy w zakresie dostaw materiału siewnego buraka energetycznego w Polsce, KWS i STRUBE, od lat pracują nad wyhodowaniem nowych odmian, przeznaczonych dla energetyki biogazowej. I te odmiany są już dostępne. Obie firmy prowadzą również bardzo szeroki zakres prac badawczych nad najlepszymi i najwłaściwszymi sposobami przygotowania substratu z buraków, ich odkamieniania czy wstępnej obróbki. Opracowano nowe sposoby przechowywania substratu buraczanego, tak aby wystarczył na całoroczne zasilenie bioelektrowni. Uruchomiono doświadczalne bioelektrownie i biogazownie pracujące wyłącznie na buraku. Efekty są zaskakujące – całkowity czas retencji zmikronizowanego buraka (korzenia i liści) wynosi niespełna 96 godzin (badania na zlecenie Bioelektrowni Świętokrzyskich MK w latach 2015 i 2016 przeprowadził prof. Jacek Dach – Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu), wartość energetyczna wyższa niż wszystkich innych substratów roślinnych wziętych pojedynczo. Niestety, nie ma chętnych do uprawy tej rośliny nawet tam, gdzie po likwidacji polskiego przemysłu cukrowniczego w szopach byłych plantatorów pozostały jeszcze maszyny. Młodzi rolnicy pukają się w czoło na samą propozycję sugerującą uprawę buraka energetycznego. Po co, za ile taka harówa itd. A uważamy, że warto, bo zysk ze sprzedaży surowego buraka z liśćmi zdecydowanie przewyższa przy obecnym średnim plonowaniu zyski z uprawy buraka cukrowego i innych roślin.
Trwają poszukiwania roślin energetycznych
Bioelektrownie Świętokrzyskie MK, w oczekiwaniu na administracyjne decyzje dotyczące budów bioelektrowni w Rzędowie, Trzemosznej i Łoniowie prowadzą zakrojone na szeroką skalę działania w zakresie prac nad poszukiwaniem nowych roślin energetycznych, chcąc zrzucić dominujący obecnie gatunkowo pancerz. Współpraca ze wspomnianymi wcześniej naukowcami, szczególnie z dr inż. Danutą Martyniak i prof. Grzegorzem Żurkiem z Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie, dr inż. Aliną Kowalczyk-Juśko i prof. Haliną Borkowską z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, prof. Jackiem Dachem z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, prof. Adamem Cenianem z Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku i niezależnym ekspertem dr. inż. Romanem Molasem daje już widoczne i obiecujące efekty.
Zakrojone na szeroką skalę, prowadzone w takim wymiarze powierzchniowym (ok. 15 ha poletek uprawowych) po raz pierwszy w Polsce, a trwające już dwa lata badania ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphorodita) wskazują, że przy wszystkich mankamentach uprawowych w okresie pierwszych dwóch lat, roślina ta może być ciekawą wieloletnią alternatywą dla kukurydzy. Rok 2019 będzie okresem podsumowawczym dla ponadczteroletnich badań, ale dotychczasowe wyniki pokazują, że mimo niesprzyjających warunków pogodowych (ulewy i susze) energetycy biogazowi ślazowcem pensylwańskim (zwanym tu i ówdzie błędnie malwą pensylwańską) powinni już dzisiaj się zainteresować. Tym bardziej że roślina ta, obok zachęcających parametrów energetycznych (biomasa zielona) wykazuje dodatkowo interesujące właściwości paszowe (bydło) i wtórnie energetyczne jako sucha masa przeznaczona do pirolizy lub produkcji biowęgla, co może być zachęcającym, dodatkowym bodźcem finansowym do uprawy.
Z korzyścią dla natury
Perzowi wydłużonemu zbitokępkowemu i rożnikowi przerośniętemu poświęcono już na łamach „Magazynu Biomasa” oddzielne artykuły, nie ma sensu zatem informacji o tych roślinach powtarzać. Pamiętać o nich jednak należy w kontekście ich efektywności energetycznej i wszystkich innych walorach, których pisząc o energetyce biogazowej, pominąć nie wolno. Wiele roślin energetycznych, w tym rożnik przerośnięty, to niewyobrażalny raj dla pszczół, co w sytuacji, kiedy pszczele pożytki kurczą się, a ilość tych owadów w zastraszający sposób przez stosowanie herbicydów maleje, nie jest bez znaczenia. Większość uprawowych roślin energetycznych nie jest poddawana zabiegom chemicznym i to jest ta wartość dodana dla przywrócenia równowagi środowiskowej.
Naukowcy pracują intensywnie, my szukamy na całym świecie nowych roślin, które dla energetyki biogazowej mogą być przydatne, a uda się je zaaklimatyzować w naszych warunkach pogodowych. Propozycji jest obecnie kilkanaście, zaprezentujemy dziś trzy. Wszystkie poddane zostaną wnikliwym badaniom, aktualnie kompletujemy materiał badawczy oraz przygotowujemy się do pokonania rozlicznych raf, wymyślonych przez naszych urzędników.
Badania malwy, szczodraka, parzeplinowatych
Jedną z roślin jest rodzima, zapomniana, zaniechana w uprawie malwa pastewna (ślaz okółkowy – Malva verticillata). Popularna w okresie międzywojennym i po wojnie roślina paszowa, której uprawa prawie całkowicie zanikła, a w swoim czasie jej introdukcją zajął się nieżyjący już inż. Jan Pilarczyk. Roślina bardzo powoli wraca do łask, choćby ze względu na na bardzo obfite plony (w ekstensywnej uprawie można uzyskać nawet 170–200 ton masy zielonej w trzech pokosach). Malwa pensylwańska uprawiana jest obecnie na bardzo małych areałach, wręcz amatorsko, jako doskonała pasza (w postaci kiszonki) dla królików. Jest niewymagającą jednoroczną rośliną, rosnącą na każdej glebie do V klasy włącznie, lubiącą jednak tereny o wysokim poziomie wody gruntowej oraz okolice, w których mają miejsce spore opady deszczu. Wymaga gleby dobrze wygrzanej. Malwy pastewnej nie należy siać wcześniej niż na początku maja. Sieje się w odstępach od 20 do 30 cm. Osiąga nawet 2 m wysokości.
Ze względu na swoje walory odżywcze, szybki przyrost masy ciała królików, należy zakładać, że roślina ta powinna mieć bardzo dobrą charakterystykę energetyczną, dlatego w roku 2018 planujemy założenie kilku poletek, a raczej pól doświadczalnych w różnych rejonach woj. Świętokrzyskiego, cechujących się różnym mikroklimatem i odmiennymi warunkami glebowymi. Interesujące przedstawicieli energetyki biogazowej parametry rośliny (poziom wygazowania, zawartość metanu w biogazie, czas retencji, przydatność nawozowa pofermentu surowego oraz w różnych kompilacjach recepturowych i inne) określi Laboratorium Zakładu Energetyki Systemów Rolnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Badania przeprowadzone zostaną pod nadzorem prof. Jacka Dacha.
Biorąc pod uwagę wszystkie archiwalne zapisy, bieżące obserwacje oraz uwagi hodowców zwierząt skarmianych malwą pastewną, należy zakładać, że może to być jedna z ciekawszych roślin energetycznych, czego byśmy sobie życzyli.
Podobne rokowania mamy w stosunku do rośliny tym razem obcej, pochodzącej z dalekiej Syberii. To szczodrak syberyjski, a właściwie szczodrak krokoszowaty (Rhaponticum carthamoides). To niezwykle interesująca roślina, opisana już przez podróżników w końcu XIX wieku, w szczególności przez Grigorija Potanina, który wykazał jej niezwykłe i różnorakie właściwości lecznicze. Zapisy rosyjskie sytuują korzeń szczodraka, w leczniczym odniesieniu dla ludzi w okolicach żen-szenia. Obserwacje poczynione w latach 1996–1998 i 2002–2004 przez autorów niniejszego artykułu, jak również relacje tamtejszych mieszkańców – pasterzy, skierowały naszą uwagę na inne cechy tej rośliny. Stwierdzono ponad wszelką wątpliwość, że szczodrak występujący na terenie Syberii jest doskonałą paszą dla tamtejszych jeleni – marali (Cervus elaphus sibiricus), które żywiąc się nim, uzyskują w krótkim czasie masę ciała większą od takich samych marali żerujących w rejonach szczodraka pozbawionych (np. w okolicach Morza Kaspijskiego). Po wielu latach, poznając właściwości malwy pastewnej i jej bezpośredniego przełożenia na wzrost masy królików, wróciliśmy per analogiam do tematu szczodraka syberyjskiego. Jakoś dziwnie korelowały nam się opisy przyrostu wagi zwierząt skarmianych tą różniącą się gatunkowo, ale zapewne bez wątpienia energetyczną paszą. Przesłane do Polski próbki roślin poddano bardzo pobieżnym badaniom i okazało się, że wyniki są bardzo obiecujące, zarówno pod względem wartości energetycznej (poziom wygazowania), jak i niezwykle wysokiego jak na materiał roślinny poziomu metanu w biogazie. To zdecydowało, że poczyniliśmy kroki w celu uzyskania w nadchodzącym roku nasion wystarczających do obsiania sporego poletka doświadczalnego i rozpoczęcia prac mających na celu uzyskanie wystarczającej ilości biomasy do przeprowadzenia tym razem reprezentatywnych badań, dających rzeczywisty obraz energetycznej wartości tej rośliny. A biorąc pod uwagę fakt, że łodygi szczodraka osiągają wysokość 180 cm i że jest to roślina wieloletnia, rosnąca na jednym stanowisku do 20 lat, badania wydają się i ciekawe, i uzasadnione. Największą niewiadomą jest sprawa aklimatyzacji szczodraka w warunkach polskich, ale skoro bez problemu trwa w nieco bardziej ekstremalnym środowisku, jakim jest obszar Syberii, zakładamy, że nasi specjaliści z radzikowskiego IHARU poskromią go i przysposobią do warunków polskich.
Trzecie zadanie to przysposobienie do celów energetycznych roślin z rodziny parzeplinowatych (Gunneraceae). I chociaż rośliny te rosną obecnie prawie wyłącznie w klimacie umiarkowanie ciepłym (pas równikowy) półkuli południowej, to ze względu na szybko kroczące zmiany klimatyczne w Europie, chcemy podjąć próbę przeniesienia kilku gatunków do botanicznego środowiska Polski. Oczywiście będzie to zabieg długotrwały, przebiegający etapami, być może nie unikniemy manipulacji genetycznych. Ale biorąc pod uwagę wszystkie cechy tych roślin, wzbogacenie o nie polskiego katalogu roślin energetycznych byłoby ze wszech miar pożyteczne. Próby adaptacji do warunków polskich podjęły już ogrody botaniczne we Wrocławiu i Krakowie, a niektóre sklepy ogrodnicze oferują już nasiona i roczne lub dwuletnie sadzonki.
Trzeba wiedzieć, że parzeplinowate, będąc roślinami wieloletnimi, charakteryzują się dużym przyrostem masy zielonej. Są w swym macierzystym środowisku roślinami dzikorosnącymi, w ogrodach i parkach występują często jako rośliny ozdobne ze względu na swoje rozmiary nasadzane pojedynczo. Znanych jest kilkadziesiąt prób przeniesienia tych roślin do Polski. Przeżyły. I ten fakt jest zachęcającym symptomem do dalszych poszukiwań i badań. W przypadku parzeplinowatych bardzo liczymy na Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie. Oczywiście można by zacząć działania od wymienionych ogrodów botanicznych, ale to by w znaczny sposób wydłużyło proces poznawczy.
Czy to wszystko ma sens? Tak, bo oczekujemy wymiernych efektów w postaci większej ilości uzyskanego biogazu, lepszych jego parametrów, zmniejszenia ilości wydawanych pieniędzy na zakup biomasy o wyższych parametrach energetycznych czy ograniczenie ilości pieniędzy wydawanych na budowę bioelektrowni z racji choćby zmniejszenia wielkości komór fermentacyjnych z tytułu skrócenia czasu retencji. Tym bardziej że od lat uczestniczymy w działaniach zmierzających do niedopuszczenia w Polsce do monokultury upraw kukurydzy przeznaczonej do celów energetycznych i staramy się, by nie popełniono błędu, który zafundowali sobie nasi zachodni europejscy sąsiedzi.
Marek Kurtyka
Wojciech Łukaszek
Malwa pensylwańska uprawiana jest obecnie na bardzo małych areałach. Jest niewymagającą jednoroczną rośliną, rosnącą na każdej glebie do V klasy włącznie, lubiącą jednak tereny o wysokim poziomie wody gruntowej oraz okolice, w których mają miejsce spore opady deszczu
Parzeplinowate, będąc roślinami wieloletnimi, charakteryzują się dużym przyrostem masy zielonej. Są w swym macierzystym środowisku roślinami dzikorosnącymi, w ogrodach i parkach występują często jako rośliny ozdobne ze względu na swoje rozmiary nasadzane pojedynczo