Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Produkce energetických rostlin v pánevních oblastech

Ing. Vlasta Petříková, DrSc.

VÚRV Praha-Ruzyně, CZ-Biom

Využívání obnovitelných zdrojů energie z biomasy má široké možnosti a perspektivy. Pro získávání energetické fytomasy lze výhodně využívat nejen přebytečnou zemědělskou půdu, ale rovněž ostatní, různým způsobem devastovanou půdu. Proto též v souladu s útlumem potravinářské produkce není nezbytné pozemky devastované důlní a energetickou činností rekultivovat důsledně na zemědělskou půdu, jak tomu bylo donedávna. Tyto rozsáhlé plochy však vyžadují rychlé ozelenění a to intensivními kulturními rostlinami. Pro tyto účely se proto technické plodiny jeví jako velmi výhodné. Nejsou zdrojem potravin a není tudíž nezbytné úzkostlivě dbát na jejich event. kontaminaci, která může být způsobena v pánevních oblastech též znečištěným ovzduším, imisemi. Z těchto důvodů jsme se začali zabývat pěstováním a výběrem nejvhodnějších druhů rostlin pro tyto podmínky.

Zaměřili jsme se na plochy důlních výsypek a složišť popelů v severočeské hnědouhelné pánvi a stejné druhy rostlin jsme pěstovali pro kontrolu na zemědělské půdě na Chomutovsku. Souhrnné výsledky výnosů jednoletých rostlin za poslední 4 roky uvádíme v tab. 1.

Tab.1.: Výnosy suché hmoty jednoletých plodin v t.ha^-1 na zemědělské a antropogenní půdě (složiště popele, důlní výsypka)

Z uvedených příkladů vybraných rostlin vyplývá, že antropogenní půdy jsou pro jejich úspěšné pěstování stejně vhodné jako půda zemědělská. Výnosy jsou však rozdílné podle jednotlivých druhů plodin: na zemědělské půdě byla docílena nejvyšší produkce suché hmoty plodinou Hyso a čiroku cukrového a příliš se nelišila od průměrných hodnot z půd antropogenních. Na důlních výsypkách byly nejvyšší výnosy získány pěstováním čiroku cukrového a na složišti popele pěstováním konopí. Tyto výsledky se pochopitelně mohou lišit v jednotlivých letech, dle průběhu počasí. Rozhodu- jící však je, že tyto jednoleté vysokovzrůstné plodiny mohou být využívány pro pěstování na rekultivovaných plochách a to zejména jako zdroj alternativní obnovitelné energie.

Sortiment plodin pěstovaných pro nepotravinářské účely se snažíme dále rozšiřovat, včetně méně známých, u nás netradičních rostlin. Jedná se zejména o vytrvalé rostliny, které jsou nepochybně efektivnější z hlediska pěstitelské technologie než rostliny jednoleté, vyžadující každoroční opakované setí a s tím související kultivaci.

Z těchto vytrvalých rostlin jsme vybrali skupinu netradičních krmných plodin a dále též planě rostoucí a okrasné vytrvalé rostliny. Tyto druhy rostlin jsme dosud sledovali převážně na zemědělské půdě v pánevní oblasti Chomutovska. Souhrnné výnosové výsledky uvádíme v tab. 2.

Tab.2.: Výnosy suché hmoty v t.ha^-1 vytrvalých či víceletých rostlin

Ze skupiny planě rostoucích rostlin jsme zatím pouze komonici a vratič odebírali přímo z přirozených porostů a jejich výnosy jsme stanovovali průměrem z více stanovišť. Z ostatních okrasných či planě rostoucích rostlin jsme založili pokusné par- celky, takže výnosy v tab. 2 jsou regulérním stanovením tvorby fytomasy těchto rostlin při jejich záměrném pěstování.

Osiva netradičních krmných plodin byla dovezena ze zahraničí. V současné době jsou již tyto plodiny přihlášeny k zařazení do seznamu druhů a odrůd pěstovaných u nás.

Z přehledu výnosů vyplývá zcela jednoznačně, že vytrvalé rostliny jsou významně produktivnější, než rostliny jednoleté. Nejvyšší výnos byl získán ve skupině krmných plodin a to šťovíkem krmným. Jedná se o křížence špenátu se šťovíkem tjanšanským, což je zárukou jeho vysoké produktivity, ale též vysoké kvality z krmivářského hlediska. Vedle robustní rostliny dosahující výšky až přes 2 m vytváří šťovík krmný vydatné množství semen, které lze buďto zkrmovat jako jadrná krmiva, nebo použít jako osiva pro zakládání nových porostů. Pěstování šťovíku krmného i ostatních vytrvalých rostlin je významně levnější oproti jednoletým plodinám, obdobně jako v případě ostatních vytrvalých rostlin. Výnosy uváděné v tab. 2 jsou zatím pouze orientační, neboť tyto vytrvalé rostliny pěstujeme teprve krátkou dobu (většinou 1.rok). Lze oprávněně předpokládat další výrazné zvýšení produkce těchto rostlin po víceletém pěstování. Svědčí o tom mimo jiné právě šťovík krmný, který sledujeme v porostu již 3. vegetaci a který dosáhl dosud nejvyšší výnos.

Z planě rostoucích druhů rostlin se nám dosud jeví jako nejlepší křídlatka, jak vyplývá z její nejvyšší produkce suché hmoty ze skupiny planě rostoucích rostlin, uvedené v tab. 2. Již

ve druhém roce po vysazení křídlatky (z odkopků planě rostoucího porostu křídlatky hrotolisté), byl získán rekordní výnos suché hmoty a to 37,5 t z 1 ha. Tato rostlina se proto jeví pro využití ve fytoenergetice jako velmi zajímavá a tím spíš, že má poměrně vysoký energetický obsah, vyjádřený spalným teplem (viz. dále). Křídlatka je však považována za expanzivní druh, takže její šíření není žádoucí. Proto jsme její uměle založený porost sledovali i z tohoto hlediska. V průběhu dosavadní vegetace (3 roky) jsme nezaznamenali žádný "únik" nových rostlin z plochy vyčleněné

pro křídlatku. Pokud by se snad později šíření mimo určený prostor projevilo, lze tyto mladé rostliny zlikvidovat běžnou mechanizací nebo jejich vzniku zabránit preventivní kultivací půdy v okolí porostu křídlatky. Toto opatření by bylo aktuální pouze v případě umělého zakládání porostů křídlatky a mělo by být spolehlivě účinné, neboť křídlatka se u nás semeny v podstatě nešíří. Nástup kvetení je pozdní a semena u nás nedozrávají. Pro eventuelní vytvoření pěstitelských návodů pro kulturu křídlatky

by však bylo nutné uvedená opatření ověřit v různých terénních podmínkách. O malém či nevýznamném nebezpečí expanse křídlatky svědčí i zajímavý program publikovaný v Německu. Zde křídlatku pěstují záměrně jako hyperakumulátor odstraňující z kontaminované půdy těžké kovy a k tomuto účelu prodávají 1 sazenici křídlatky sachalinské za 5,- DM. Pro účely fytoenergetiky lze však bez problémů doporučit křídlatku planě rostoucí, pokud je terén dostupný pro mechanizovanou sklizeň. Pravidelná sklizeň těchto planě rostoucích porostů by mohla do určité míry takovéto porosty

oslabit, neboť se živiny odčerpanou sklizní do půdy nedoplňují, tak jako je tomu v přírodě, kdy veškerá narostlá fytomasa zůstává na stanovišti. Po postupné biodegradaci organické hmoty jsou pak vzniklé živiny z křídlatky opětovně využívány k tvorbě fytomasy

a posilují tak spontánně vzniklé expandující porosty.

Souhrnně lze konstatovat, že křídlatka se nám dosud jeví jako jedna z nejvýkonnějších druhů rostlin pro přímé získávání energie z fytomasy, avšak způsob jejího využívání či pěstování je nezbytné dále dořešit.

Pokusnou parcelu pajasanu žláznatého jsme založili ze semen sebraných z plodných samičích stromů. Vzrůst těchto mladých stromků byl rychlý, intenzívní. Narostlou fytomasu jsme sklízeli ve stáří 2 a 3 let. Celková hmotnost suché dřevní hmoty v přepočtu na 1 ha byla pochopitelně vyšší u tříletého porostu, t.j. 16,97 t (viz. tab.2.).

Topolovka je u nás známa především jako rostlina okrasná, příležitostně využívaná též jako léčivá bylina (sběr květů). Pro účely fytoenergetiky se nám jeví perspektivní pro své vysoko vzrůstné statné rostliny. Potvrzují to výnosy suché hmoty topolovky, které jsou relativně vysoké již po dvou letech jejího pěstování v pokusné kultuře, t.j. 13,4 t na ha (tab. 2.). Určitá nevýhoda této rostliny je však její vysoká náchylnost k napadení rzí, která rostliny celkově zeslabuje. Výskyt rzi byl intenzívní, takže jsme jej evidovali zcela jednoznačně, ačkoliv nebylo její sledování dále podrobněji studováno.

Výnosy suché hmoty komonice bílé a vratiče byly poměrně vysoké (20,1 a 17,4 t z 1 ha). Avšak stanovili jsme je odběry rostlin ze zapojených, planě rostoucích porostů, jak bylo již dříve uvedeno. Tvorba fytomasy těchto rostlin byla stanovena zejména v souvislosti se zjišťováním jejich energetické výtěžnosti vyjádřené spalným teplem (viz.dále), kdy jsme předpokládali

relativně vysoké hodnoty. Pro účely fytoenergetiky by bylo potřeba rovněž vypracovat postup zakládání těchto rostlin jako cíleně pěstované kultury, včetně postupného zajišťování standardního osiva.

Souhrnně lze konstatovat, že tyto dosud hodnocené vytrvalé rostliny jsou nesporně velice perspektivní jako netradiční zdroj energie pro přímé spalování. Oproti jednoletým rostlinám mají jednoznačnou výhodu ve významných úsporách nákladů při kultivaci a zakládání porostů. Dobře zapojený porost vytrvalé kultury vyžaduje pouze pravidelnou sklizeň a ošetřování porostů podle potřeby a druhu pěstovaných rostlin, včetně odpovídajícího přihnojení. Každoroční zakládání porostů tak zcela odpadá. Tím se ekonomické podmínky výrazně zlepší, neboť pěstování vytrvalých energetických rostlin se nesporně zlevní oproti rostlinám jednoletým.

Pro energetické využití fytomasy je nezbytné znát její energetický obsah. Ve vzorcích sklizených rostlin jsme jej stanovili spalným teplem, což současně vyjadřuje výhřevnost spalované hmoty, neboť spalné teplo bylo stanoveno v sušině. Získané údaje jsou uvedeny v tab. 3. Celkovou energetickou výtěžnost z plochy 1 ha jsme podle výnosů jednotlivých druhů rostlin pak vyjádřili v GJ.ha^-1. Tato energetická výtěžnost je pochopitelně vyšší u těch rostlin, které mají vysoký obsah spalného tepla a současně dosahují vysokých výnosů.

Z výpočtu v tab. 3. je zcela evidentní, že z rostlin vytrvalých se získá všeobecně vyšší energetická výtěžnost z 1 ha než z rostlin jednoletých. Největší výtěžnost energie byla tak získána fytomasou křídlatky a šťovíku krmného. Vysoké hodnoty byly rovněž získány z fytomasy plevelných rostlin, např. komonicí bílou, vratičem i dřevní hmotou pajasanu. Energetická výtěžnost z ostatních vytrvalých rostlin uvedená v tab. 3. je zatím orientační, neboť výnosy jsou pouze z jednoleté vegetace. Předpokládá se samozřejmě, že po plném zapojení vytrvalé kultury se výnosy těchto rostlin výrazně zvýší, čímž se zvýší současně energetická výtěžnost z pěstitelské plochy.

Tab.3.: Energetická výtěžnost fytomasy

Energetická výtěžnost jednoletých plodin je všeobecně nižší oproti rostlinám vytrvalým. Nejnižší spalné teplo jsme naměřili ve fytomase nadzemní části slunečnice bez semen a to pouze 16,7 MJ.kg^-1. Celková hmotnost takovéto fytomasy však byla relativně vysoká, takže výtěžnost energie z 1 ha byla vyšší (114,23 GJ.ha^-1), než v případě některých cíleně pěstovaných rostlin, jako např. koriandru či lničky. Fytomasa slunečnice po oddělení semen, stejně jako sláma řepky je však z energetického hlediska významným zdrojem, neboť se jedná o vedlejší produkt. Hlavní produkt, t.j. olejnatá semena, jsou využívána efektivnějším způsobem (k výrobě oleje), než je přímé spalování (i když ani spalování celé rostliny není v některých případech zcela vyloučen). Využívání vedlejších produktů v celé řadě dalších zemědělských produktů je pro fytoenergetiku samozřejmě vysoce efektivní způsob. V řadě případů je provoz fytoenergetických zařízení založen výhradně na využívání vedlejších produktů, především slámy a někdy i odpadů.

Souhrnně lze konstatovat, že produkce technické fytomasy má u nás bezesporu velké perspektivy. Pro pánevní oblasti s vysokou imisní zátěží jsou zvl. významné energetické rostliny pro přímé spalování. Pro plný rozvoj tohoto nepotravinářského programu, směřujícího k vytvoření nového oboru - bioenergetiky, je však nutné vytvářet všeobecně příznivé podmínky, neboť má řadu výhod:

• nové cíle a pracovní programy pro zemědělství a lesnictví
• nové pracovní příležitosti na venkově
• posílení stability obyvatelstva na venkově v souladu se zvýrazněním funkce zemědělství při tvorbě krajiny
• zajištění určitého podílu obnovitelné energie
• zlepšení bilance CO₂ v ovzduší
• v průmyslové oblasti s významnou imisní zátěží možnost účelného pěstování technických plodin, které nejsou zdrojem potravin a tudíž ani eventuální kontaminace potravních řetězců
• intenzivní zeleň na antropogenních půdách přispěje bezesporu k posílení ekosystémů v oblasti devastované v důsledku dobývání a využívání fosilních paliv.

Tento komplexní program může tak přispět k řešení problémů v několika resortech: zemědělství, energetika, životní prostředí a sociální politika.