03/12/2008
0Виснаження природних ресурсів не може тривати безперервно. Науковці усього світу шукають нові види палива: біодизель, біогаз, які мають стати альтернативою викопним. Та часто забувають про такий ресурс енергії, як ліси, адже вирубування дерев відбувається набагато швидше, ніж відновлення насаджень. Великі перспективи тут відриває вирощування швидкоростучих порід дерев, що широко вивчається і впроваджується в усьому цивілізованому світі.
Бурхливий розвиток біоенергетики в усьому світі визначає збільшення виробництва та переробки поновлюваної сировини. Одним із джерел енергії є деревина, яка використовується активно не лише в приватному господарстві, але й у розвинених країнах на біоенергетичних електростанціях. А від цього і ліси меншають, і ціна на дерево зростає.
На Заході деревина має ще й інше призначення: виробництво палива під назвою "BtL" (Biomass-to-Liquid — біомаса до рідини, англ.), якому багато фахівців прогнозують велике майбутнє. У тому, що ця технологія колись прийде і до нас, сумніватись не приходиться. Питання в іншому: де ж взяти стільки лісів, аби задовольнити усі ці потреби?
Природних ресурсів на це не вистачить. Це стає зрозумілим, якщо поглянути на сучасний стан українських лісів, особливо в гірських районах. Недбало до дерева ставляться і в степовій зоні, де для опалення без жалю і докорів сумління потайки вирубуються лісосмуги.
Розв’язанням проблеми може стати вирощування швидкорослих видів дерев, які можуть рости навіть на непридатних для сільськогосподарських культур територіях. Такі плантації дають змогу отримати багато біомаси (щепи) на відносно малій площі. Величина врожаю, яку дають ці плантації за короткий період вирощування, значно перевищує можливості класичних будівельних лісів.
Поняття швидкорослих видів дерев поширюється на всі види, які на хороших для цього ділянках за середньої щільності за три-чотири роки дають 6 т/га сухої речовини. У наших широтах для цього підходять в основному верби, тополі та осини, а також їхні гібриди. Однак рослини з роду Salix — верби — найбільш цікаві для цього напряму енергетики з огляду на те, що генотип верби дуже багатий — один з найбагатших після рису. Це дає усі підстави для створення великої кількості сортів для різних цілей.
Дослідження і практика
Реальні можливості енергетичних плантацій сьогодні вивчаються на багатьох дослідних ділянках в усьому світі і в Україні зокрема. Однак, мабуть, найстаріше насадження такого плану існує у Швеції. З початку 90-х років там почалася наукова робота на великій ділянці, засадженій вербою. Це дозволило науковцям переконати пересічних громадян у доцільності вирощування енерговерби. Нині в Швеції під вербою знаходиться 16 тис. га, з яких отримують сировину для теплоелектроцентралень.
У Німеччині також тривають проекти з дослідження та використання енергетичних дерев — верби та осини. Крім цього з 2005 року тут функціонує проект "Аґровуд", який фінансується Міністерством освіти та досліджень. Метою проекту є вивчення доцільності закладання великих масивів насаджень.
Такі ж дослідні ділянки під енергодеревами закладені й в інших країнах. Однак досі вони знаходяться на стадії пілотних проектів. Причиною такого стану речей є те, що деревина з цих плантацій не конкурентоспроможна. На ринку досить велика пропозиція відходів деревообробки та старого дерева. Щоправда, в найближчому майбутньому ситуація може докорінно змінитися.
А от наші сусіди, поляки, всерйоз зацікавилися вирощуванням енергетичної верби. Поки що важко оцінити масштаби плантацій, однак певну картину дає та кількість компаній і організацій, що пропонують саджанці енергетичних культур та дорадчі послуги з впровадження енерговерби та енерготополі у сільське господарство.
На енергоплатнаціях саджанці висаджуються рядками, а через три-чотири роки молоді деревця взимку зрізують за допомогою спеціальної техніки та укладають у груди. Впродовж кількох місяців вміст вологи в зібраному матеріалі зменшується на 30 % внаслідок дії мікроорганізмів або взагалі без них. Разом з цим сучасні технології дозволяють використання у топці електростанції навіть вологого деревного матеріалу — 50 % сухої речовини. А наступного року після врожаю навесні на місці зрізаних дерев з’явиться молода порость, адже коренева система залишилась непорушеною. У цей час проти бур’янів, що починають активно відростати, застосовують хімічні засоби або проводять агротехнічні заходи.
У такий спосіб плантація інтенсивно використовується протягом 20-25 років, тобто набагато інтенсивніше, ніж традиційні лісові насадження. Ця технологія дуже схожа на вирощування сільськогосподарських культур. Таким чином енергоплантації являють собою перехід між лісовим та польовим господарством. У ЄС плантації верби на площах сільськогосподарського призначення не прирівнюються до багаторічних насаджень. Це означає, що вони не залишаються без відповідних дотацій.
У деяких виробників сільгосптехніки є свої розробки для збирання дерева. Фірма "Клаас" розробила спеціальну жатку для силосозбирального комбайна "Ягуар", яка може зрізати стебла завтовшки до 7 см. Ці збиральні пристрої успішно пройшли випробування на дослідних ділянках у Бранденбурзі (Німеччина).
Сподіваймося, що розробка знарядь для збору врожаю на енергетичних плантаціях розірве міцне коло, яке існує зараз. Адже причиною малих площ під енергокультурами називають саме брак спеціальної техніки. З іншого боку розвиток виробництва цієї техніки стримується тим, що поки що не існує ніші застосування.
У яких місцевостях доцільно займатися енергоплантаціями
Узагалі вважається, що для вирощування енергетичних дерев підійдуть площі з достатніми опадами — 500 мм на рік — або з відповідними запасами води в ґрунті, оскільки забезпечення вологою є визначним критерієм для отримання високого врожаю. Швидкорослим потребам дерев необхідні свіжі, багаті на поживні речовини ґрунти з доброю аерацією, які швидко прогріваються навесні.
Для енергоплантацій підійдуть піщані, супіщані, глинисті ґрунти з рівнем рН 5,5-6,5. Якщо землі дуже бідні, високих урожаїв на них годі чекати.
Селекція
Оскільки вирощувати такі культури пропонується на незайнятих землях, виникає чергове питання наявності сортів тополі та верби, які б відрізнялися високими врожаями. Селекційна робота в цьому напрямі розпочалась ще в 70-80-ті роки минулого століття в Швейцарії та Великій Британії. Використання сорту чи гібриду, районованого для конкретного регіону, є передумовою успіху. Оскільки продуктивність окремої плантації залежить, передусім, від виду дерева та клону, умов ділянки, віку насаджень, сівозміни або періоду використання, а також від щільності насаджень.
Використання
Урожай з енергетичних плантацій може використовуватися у спеціальних котлах для спалювання біомаси. Для цього деревинну біомасу спочатку подрібнюють, а потім спресовують у брикети, чи роблять гранули. Такий продукт можна автоматично подавати в котел і переробляти з вищою тепловіддачею та мінімальним виходом відходів.
Рекомендується спалювати дерево, висушене на повітрі. Тобто це деревинна біомаса, висушена під навісами протягом 3-4 місяців. Такий продукт має 23-28 % вологості з енергетичною цінністю 16-18 ГДж/т. Дерево, підготовлене таким чином, легко подрібнюється і зручно транспортується. Цей спосіб широко застосовується в Австрії.
Біомасу як опалювальний матеріал можна використовувати централізовано, тобто весь район або невелике місто опалювати від однієї котельні, що працює на біомасі. Крім цього можливо використовувати спеціальні котли для опалювання окремих приватних будинків.
Однак для отримання відновлюваного палива дерево не лише спалюють. Існують методи спеціальної обробки деревинної біомаси, за допомогою яких можна отримати всі продукти нафтохімічного синтезу. Наприклад, застосовуючи технологію піролізу — нагрівання дерева до 500 — 800 °С — можна виділити з неї горючі гази, які можна потім спалювати для отримання енергії із ще більшим ККД.
Охорона ґрунтів
Велику проблему становлять землі, які призначаються для утилізації відходів. У цивілізованих країнах такі території після певного періоду мають бути рекультивовані — чи то технічним, чи то біологічним шляхами. І саме для цих цілей використовується верба — особливо такі види, як Salix americana, Salix amygdalina, Salix cinerea та інші. Річ у тім, що корінці цих рослин "витягують" з ґрунту 80 % забруднення.
Усі ці види верби відрізняються сильним приростом біомаси. Коренева система часом сягає навіть 8-10 м, через що корені пронизують не лише родючий шар ґрунту, але й проникають значно глибше.
Дослідження шведських і польських учених показали ефективність використання плантацій верби для біодеградації металів зі стічних осадів. Тут верба відіграє роль своєрідного фільтра, який разом з поживними речовинами вбирає також і метали.
