Міскантус – перспективи і проблеми

165

Протягом останніх років ми перестали дивуватися сонячним колекторам для гарячого водопостачання на дахах будинків, гігантським вітрякам чи сонячним панелям для генерації електроенергії, а твердопаливні котли для обігріву приміщень зайняли місце в котельнях підприємств та домогосподарств поряд з газовими й електричними.

У структурі енергоспоживання України частка енергії, яка витрачається на опалення (охолодження), становить більше половини усієї виробленої енергії. Частка теплової енергії, вироблена з відновлюваних джерел зросла з 6,2 % у 2016 р. до близько 10 % у 2020 р.  Середнє значення цього ж показника по Європі станом на 2018 рік вже становило 20 %, а у країн-лідерів (Швеція, Фінляндія, Литва, Естонія, Латвія) – понад 40 %.

Енергоносії – це значна частина українського імпорту. Країна витрачає мільярди доларів  на закупівлю нафти, газу, вугілля, тоді як значну їх частину можна замінити ресурсами, вирощеними і  виробленими в Україні, і тим самим забезпечити стабільний розвиток держави.

Реальною альтернативою викопним копалинам є біомаса. Поряд з ефективним використанням біомаси як вторинної сировини при вирощуванні с.-г. культур особливої уваги заслуговує напрям, пов’язаний з виробництвом твердих видів палива за рахунок вирощування нових видів високопродуктивних багаторічних рослин, що дає змогу гарантовано отримати задану кількість біомаси необхідної якості. Однією з таких рослин є міскантус гігантський (Miscanthus × giganteus). Площі під цією культурою у Європі та США щороку збільшуються, бо вирощування міскантусу як сировини для виробництва біопалива вважається одним з найменш витратних і найбільш рентабельних.

В Україні завдяки вирощуванню міскантусу гігантського можна вирішити мінімум дві проблеми: використовувати для вирощування малопродуктивні землі, яких за різними оцінками в Україні налічують від 3 до 4 млн. гектарів, та зменшити залежність від викопних джерел енергії – газу та вугілля, бо за сприятливих погодних умов урожай сухої біомаси може становити понад 20 т/га.

Україна, маючи надзвичайно високий потенціал з вирощування міскантусу гігантського, за останні 10 років не змогла наростити його вирощування, хоча науковці наводять чимало аргументів на користь такої популярної у Європі та США енергетичної культури.

Міскантус гігантський – це гібридна багаторічна рослина, яка може рости на одному місці більше 20 років. Останнім часом поширюється практика використання міскантусу  для відновлення територій, які зазнали деградації внаслідок військової діяльності, через видобування якихось корисних копалин або колишніх полігонів сміття тощо. Це дозволяє, окрім отримання біомаси високої якості, зберегти від ерозії гумусний шар та м’яко відновити родючість таких ґрунтів. Дослідження по вирощуванню міскантусу у зонах радіоактивного забруднення, де обмежено вирощування продовольчих культур, показали малу схильність рослин до накопичення радіоактивних елементів.

Особливістю цього гібриду є те, що він розмножується не насінням, а частинами кореневищ – ризомами. В технології вирощування міскантусу гігантського підготовка ґрунту під посадку і сама посадка є найбільш трудомісткими і затратними частинами роботи. Як правило, ризоми отримують із одно- або дворічних рослин міскантусу. Викопують маточні кореневища навесні, безпосередньо перед садінням, і вручну ділять на ризоми, які й будуть посадковим матеріалом для наступної посадки. Ризомами, отриманими з 1 гектару дворічного міскантусу, можна засадити від 10 до 30 гектарів нових земель. В умовах українського клімату міскантус гігантський починає проростати, коли ґрунт прогріється до 10-12 °С. Небезпечні для рослини заморозки пізньої весни, в результаті яких гинуть пагони та скорочується загальний період росту культури. Найвища вразливість рослин виявляється під час першої перезимівлі.

Міскантус гігантський добре адаптований до несприятливих умов вирощування, зокрема на ґрунтах з підвищеним вмістом солей важких металів. Проте, найкращу урожайність він показує на середньощільних ґрунтах із низьким рівнем ґрунтових вод та малим схилом.

Завдяки розгалуженій кореневій системі його можна вирощувати на піщаних і супіщаних ґрунтах. Для вирощування міскантусу не рекомендують використовувати лугові поля, бо кореневища погано проростатимуть.

Розгалужена коренева система міскантусу покращує інфільтрацію та гідравлічну провідність, внаслідок чого маргінальні ґрунти протягом кількох років перетворюються в пористі з малою насипною густиною, здатні краще утримувати вологу, зростає активність та різноманіття мікроорганізмів, які відіграють важливу роль у процесах агрегації і відновлення частинок ґрунтів.

Існує думка, що міскантус гігантський можна посадити і не удобрювати. Але вона є хибною. Дослідження вказують на необхідність не лише відбору якісних ризом для висаджування, а й використання спеціальних добавок і добрив, особливо у перший рік культивування міскантусу. Комплекс таких заходів дозволяє збільшити частку рослин, що успішно перезимували до 88-95 % . Перед посадкою необхідно знищити бур’яни та виорати ділянку. Добрива додають лише тоді, коли аналіз ґрунту показує його сильне виснаження. Додавання азотовмісних добрив не сприятиме збільшенню інтенсивності росту міскантусу, але може спровокувати розвиток бур’янів.

Сходить міскантус повільно і нерівномірно, тому важливо провести попередню роботу з контролювання чисельності бур’янів. Часткове знищення бур’янів у міжряддях доступними на ринку хімічними засобами пригнічують і ріст самого міскантусу, бо дієвого й ефективного гербіциду для цієї культури поки немає. Та й використання таких засобів є небажаним.

Перший рік вирощування є найважливішим. Якщо проведені підготовчі роботи будуть вдалими, то вже на другий-третій рік рослини матимуть достатній запас, щоб інтенсивно розвиватися і отримувати урожай, який вже доцільно збирати і переробляти. На другий рік за сприятливих погодних умов і достатньої кількості опадів у період вегетації рослин можна отримати вже 10-15 т сухої біомаси. Наведені у науковій літературі дані вказують на толерантність міскантусу до нетривалих посух. Рослини досить добре переносять відсутність опадів протягом місяця, а критичним періодом часу, коли рослини гинуть без води, є 60 днів. Пікові значення біомаси досягаються наприкінці літа, але біомасу найкращої якості отримують при збиранні урожаю взимку чи ранньою весною. За  зимувальний період з рослин опадає листя, урожай біомаси стає приблизно на 30 % меншим, порівняно з піковими значеннями, але зібрана біомаса у вигляді стебел характеризується мінімальною зольністю (2-3 %), а її вологість не перевищує 15 %, тому вона придатна для подальшої переробки без додаткового сушіння. Збір урожаю необхідно закінчити до кінця березня, бо у квітні починають проростати нові пагони.

Збирають урожай міскантусу кормозбиральною технікою. Зібрані стебла можуть подрібнюватися для подальшого виробництва паливних гранул чи брикетів або формуватися у тюки для переробки на технологічні види палива.

Теплотвірна здатність сухої біомаси міскантусу складає 18 МДж/кг у випадку спалювання пілет. Його стебла містять 65-70 % целюлози, що обумовлює високу енергетичну цінність. 1 т паливних гранул з міскантусу приблизно еквівалентна 440 кг сирої нафти, 820 кг кам’яного вугілля, 515 м3 природного газу, 1,2 т деревини або 420 кг дизельного палива. Під час згорання біомаси міскантусу гігантського виділяється менша кількість вуглекислого газу, ніж було його абсорбовано рослинами в процесі фотосинтезу, тому використання біопалива з міскантусу не сприятиме парниковому ефекту. Високий вміст целюлози робить міскантус не лише доброю енергетичною культурою, а й перспективною сировиною для виробництва технічного паперу та екоупаковок, і може частково замінити деревину в паперово-картонній промисловості, бо фізико-хімічні властивості целюлози з міскантусу і деревини є подібними. Біомасу міскантусу використовують для виробництва легкого бетону, будівельних та ізоляційних плит, звукоізоляції, виробів з органічних полімерів, які розкладаються мікроорганізмами, горщиків для розсади овочів та квітів, ниток і волокон високої міцності для автомобільних кузовних деталей.

Незважаючи на перелічені переваги використання біомаси міскантусу і як відновлюваного джерела енергії,  і як сировини для виготовлення промислової продукції, в Україні ця рослина у промислових масштабах практично не вирощується. Періодично з’являються відносно невеликі плантації, на яких вирощують «паливо» для забезпечення теплом окремих господарств, практично відсутні великі плантації для забезпечення роботи великих виробництв і, тим більше, для отримання прибутку на продажі біомаси. Це пов’язано з досить великим терміном окупності, який становить 5-7 років.

Для закладання промислової плантації необхідно купити одразу значну кількість ризом – 18,5 тисяч на 1 гектар. Це не завжди економічно вигідно. Доцільніше закласти розсадник, щоб забезпечити себе власним посадковим матеріалом. У перший рік необхідно провести підготовчі роботи на ділянці, яка планується як розсадник, закупити навесні посадковий матеріал і висадити його у ґрунт. На другий чи третій рік частину коренів викопують, ділять на ризоми і закладають промислову плантацію, урожай з якої можна буде збирати через 2-3 роки. Тобто лише за 3-4 роки можливе отримання урожаю біомаси у достатній кількості, яка буде використана як власна енергетична сировина. Промислова плантація може існувати 20 і більше років, але максимальні врожаї отримують протягом перших 10 років. Далі урожайність буде незначно зменшуватися без внесення мінімально доцільної кількості поживних речовин.

За даними Біоенергетичної асоціації України рентабельність вирощування міскантусу складає близько 17 %, тоді як цей же показник для енергетичної верби і тополі коливається в межах 11-12%. Рентабельність може бути збільшена, якщо в Україні запрацює державна інвестиційна програма підтримки вирощування біоенергетичних культур. Така підтримка може бути реалізована шляхом надання субсидій чи зменшення податків на їх вирощування. Цікавою є також практика, яка реалізована у ЄС. Згідно вимог єдиної сільськогосподарської політики ЄС усі фермери, які володіють понад 15 га орних земель, повинні виділяти не менше 5% площ – таких як буферні смуги, ландшафтні елементи, землі для лісонасаджень та інші, для вирощування багаторічних енергетичних культур, не застосовуючи при цьому пестициди й хімічні добрива, або звести їх використання до мінімуму.

За відновлюваною енергетикою – майбутнє. Пошуку шляхів використання відновлюваної енергії у всьому світі приділяється значна увага. У 2016 році підписано нову Кліматичну Угоду, яка передбачає уповільнення темпів зростання середньорічної температури шляхом приведення у другій половині ХХІ століття викидів парникових газів до рівня, який природа здатна переробляти без шкоди для себе. З цією метою передбачається щорічно залучати $100 млрд. для заміни традиційних джерел енергії відновлювальними, серед яких важливе місце посідає біоенергетика. Зрозуміло, що альтернативна енергетика не зможе ближчим часом замінити традиційну повністю, але дозволить значно зменшити витрати як країни в цілому, так і окремих господарств на енергоносії та захистити від сезонних коливань ціни на них.

Павло Шаповал, Національний університет «Львівська політехніка»

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here