Úvod / Informácie / Rastlinná výroba / Energetické rastliny

Súčasný stav pestovania energetických rastlín na Slovensku

06-02-2018
Ing. Pavol Porvaz, PhD. | porvaz@minet.sk
NPPC – Výskumný ústav agroekológie Michalovce

Úvod

Integračné procesy v Európe priniesli v rámci jednotnej poľnohospodárskej politiky aj fenomén pôd dočasne, ale aj trvalo pre poľnohospodársku činnosť nepotrebných. Jedným z efektívnych riešení využitia takýchto lokalít sa ukazuje  pestovanie energetických plodín. Na Slovensku rozdiel medzi výmerou využívanej poľnohospodárskej pôdy v roku 2008 a 2003 je takmer 300 tis. ha. Túto pôdu je možné využiť na cielené pestovanie energetických plodín. Teda pestovať  biomasu je možné na sekundárnych pôdach, to znamená na pôdach, ktoré sa môžu alternatívne využívať okrem výroby potravín aj na výrobu biomasy.

Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy je značne vysoký a  predstavuje teoreticky 20,4 %  ročnej spotreby energie v Slovenskej republike, ktorá je 800 PJ. Jedná sa o plochu na Slovensku približne na výmere 30 000 ha.

Zámerným pestovaním  energetických plodín v rámci poľnohospodárskeho podniku na tvorbu bioplynu a to nielen kukurice na siláž, ale aj z nových plodín ako sú ciroky dvojfarebné, ako náhrada kukurice,  sa otvára nové odvetvie poľnohospodárskej výroby, ktoré diverzifikáciou výroby zvyšuje konkurencieschopnosť daného podniku v súčasných  náročných ekonomických podmienkach hospodárenia na pôde. Prognózy poukazujú na to, že v klimatických podmienkach, aké sú na Slovensku, je  pre využívanie biomasy reálny 6 až 12 % podiel krytia celkovej spotreby energie. Východ SR má najnižší podiel v tomto ukazovateli v SR. V súčasnosti biomasa pokrýva asi 1 - 1,5 % spotreby primárnych zdrojov energie na Slovensku, pričom súčasné odhady technicky využiteľného potenciálu biomasy uvádzajú až 4,5 % krytie.

Nevyužitá poľnohospodárska pôda Slovenska

Poľnohospodárska pôda na Slovensku podľa evidencie  katastra  nehnuteľností  predstavuje k 1. 1. 2016 výmeru  2 389 616  ha. Z toho nevyužitá poľnohospodárska pôda predstavuje 464 830 ha.

Túto pôdu, ktorá sa nevyužíva na pestovanie plodín pre potravinové účely, by bolo možné využívať prednostne na pestovanie plodín pre účely energetiky. Polemika, ktorá sa šíri propagandou o pestovaní energetických plodín na výrobu palív  na úkor  produkcie potravín, sa nezakladá na pravde. Hlavným dôvodom má byť údajné znižovanie výmery poľnohospodárskej pôdy na pestovanie plodín na potravové účely. V tomto prípade toto tvrdenie nie je akceptovateľné, hlavne ak berieme do úvahy pôdnoklimatické podmienky na Slovensku.

Výmera nevyužívanej poľnohospodárskej pôdy za posledné roky v SR totižto neustále stúpa. Príčin je viac. Jednou z nich je pokles počtu chovaných hospodárskych zvierat a tým aj pokles potrieb pestovania krmovín pre ich chov. Prvoradou úlohou poľnohospodárstva SR je a aj musí zostať produkcia potravín pre obyvateľstvo. Slovensko disponuje dostatočnou výmerou pôdy na produkciu potravín, poplašné správy o zdražovaní potravín zapríčinené pestovaním plodín na výrobu biopalív možno jednoznačne hodnotiť ako nepravdivé. Spomenieme niekoľko údajov o poľnohospodársky nevyužívanej pôde na Slovensku podľa jednotlivých krajov. Najviac nevyužitých poľnohospodárskych pôd bolo zaznamenaných v Žilinskom (42 %), Trenčianskom (32 %) a Prešovskom (25 %) kraji. Najmenej nevyužitej poľnohospodárskej pôdy bolo zaznamenanej v Nitrianskom (len 8 %), Košickom (10 %) a Trnavskom (12 %) kraji.

Pestovaním energetických rastlín sa neznižuje úrodnosť pôdy. Po ukončení pestovania tieto rastliny zanechávajú pôdu v dobrom  štruktúrnom stave, s pozitívnou bilanciou živín. Nehovoriac o zabránení výraznejšej veternej a vodnej erózii, vyparovaniu vody a odnosu živín. Navyše trváce porasty energetických rastlín stabilizujú odtok vody z územia. Z hľadiska hospodárskeho významu sa dokonca odporúča pestovať takého plodiny aj na pôdach s nižšou kvalitou. Pre pestovanie energetických rastlín je tak možné využívať nielen nevyužitú poľnohospodársku pôdu, ale aj pôdu menej kvalitnú napr. okolo ciest alebo pôdu kontaminovanú.

V rámci jednotnej poľnohospodárskej politiky EÚ vznikol v súvislosti s dočasným, alebo trvalým nevyužívaním pôdy na poľnohospodársku činnosť (5 %) nový fenomén, a to pestovanie energetických plodín v týchto lokalitách, pretože po biomase ako palive je čoraz väčší dopyt. Poľnohospodári majú teda predpoklad na odbyt energetických plodín a palív z nich vyrobených, a to tak doma, ako aj v okolitých krajinách.

Súčasný stav pestovania introdukovaných energetických rastlín na Slovensku

Plodiny ako ozdobnica čínska (Miscanthus x giganteus), trsteník obyčajný (Arundo donax L, konopa siata (Cannabis sativa L, energetický pýr (Elymus elongatus), vlákeň obojpohlavná (Sida hermafrodita) spĺňajú parametre  výhrevnosti a môžu sa použiť ako palivo do tepelných zariadení, nehovoriac o ich pozitívnom dopade  na životné prostredie.  Predovšetkým je dôležité poukázať na nedocenený fakt, že sa jedná o lignocelulózové rastliny s obrovským potenciálom uplatnenia v priemysle, v stavebníctve, papiernictve a vo farmaceutickom priemysle. Využitie energetických rastlín na iné ako spaľovacie účely sa skúma aj na Slovensku.  Pestovanie energetických rastlín má význam aj pri efektívnejšom využití poľnohospodárskej pôdy nižšej bonity. Môžu sa pestovať ako súčasť greeningu do výmery 5 % v rámci výmery poľnohospodárskej pôdy farmára. Podľa súčasných dostupných zdrojov sa výmery energetických rastlín nezvyšujú majú skôr stagnujúci charakter. Pestovateľské plochy na Slovensku sa zmenšujú, výmery introdukovaných energetických rastlín napr.: ozdobnice čínskej na Záhorí z výmery 120 ha spolu sa likvidujú porasty na úroveň snáď 80 a menej, a to v rámci celej krajiny sa nedá hovoriť o intenzívnom, ale o extenzívnom pestovaní tejto rastliny. Podobná situácia je aj v Štiavnických vrchoch (Pukanec – 13 ha). Stále je problém s realizáciou produkcie, konkrétne s odbytom brikiet a peliet v ekonomicky výhodných cenách. Nové energetické introdukované rastliny ako napr. vlákeň obojpohlavná, jej výmera 15 ha je zatiaľ v štádiu testovania a rajonizácie, záleží však na tom, aké bude jej využitie v spracovateľskom priemysle. Pestovanie rastlín na bioetanol medzi ktoré môžeme zaradiť ozdobnicu čínsku, pýr predĺžený, trsteník obyčajný je zatiaľ len v teoretickej úrovni. Výmery týchto plodín sú limitované spracovateľským priemyslom a dodávateľsko-odberateľskými vzťahmi založenými na dobrej úrovni. V Prešovskom a Košickom kraji svitá na lepšiu budúcnosť na spracovanie pozberových zvyškov aj fytomasy energetický rastlín v spracovateľskom priemysle. V súčasnosti sa pestujú na Slovensku na fytomasu hlavne nasledovné rastliny:

Ozdobnica čínska (Miscanthus x giganteus)

Pestovanie ozdobnice čínskej má celý rad výhod pre produkciu biomasy, najmä jej vysoké hektárové úrody fytomasy v intervale od 20-40 t.ha-1 absolútnej sušiny v závislosti od agroklimatických podmienok. Zároveň aj nízke vstupné náklady v priebehu pestovania, počiatočné náklady na založenie porastu sa vplyvom neustálej tendencie znižovania cien rhizómov rapídne znižujú. Pestovanie tejto energetickej plodiny  v Európe je ovplyvnené rizikom poškodenia mrazom novozaložených porastov. Tolerantnosť Miscanthus sinensis je vyššia, pretože má vyšší stupeň tolerancie voči vymŕzaniu. Miscanthus x giganteus  má nižšiu toleranciu na zimuvzdornosť rastlín, ale je schopný dosiahnuť vyššiu produkciu fytomasy v porovnaní s predchádzajúcim druhom.

Porast ozdobnice čínskej v nadmorskej výške 340 m v mesiaci jún

Porast ozdobnice čínskej v nadmorskej výške 340 m v mesiaci jún

Z pohľadu priemyselného využitia je táto energetická rastlina vhodná na výrobu biometánu, bioetanolu a ako zdroj celulózy lignínového charakteru, pričom jej uplatnenie je momentálne v štádiu výskumu. Výmera pestovateľských plôch u nás sa pohybuje na úrovni 100-120 ha, pričom sa likvidujú pestovateľské plochy trebárs na Záhorí (Brodské) a značné množstvo plôch má skôr extenzívny ako intenzívny charakter pestovania tejto významnej energetickej rastliny.

Cirok cukrový (Sorghum bicolor)

Cirok dvojfarebný (Sorghum bicolor) môžeme zaradiť medzi perspektívne plodiny vhodné pre energetické účely nielen pre jeho vysokú výťažnosť na siláž, ale aj pre jeho genetické predispozície, keďže je ho možné pestovať aj v menej priaznivých podmienkach. Výmera pestovateľských plôch na Slovensku narastá, pretože cirok je hlavnou komoditou využívanou v bioplynových staniciach. Existujú dokonca farmy, ktoré sa špecializujú na predaj siláže pre bioplynové stanice. Ich výmery plôch sa pohybujú od 200 do 700 ha. Prednosti pestovania cirokov na siláž v porovnaní s kukuricou sú hlavne v suchovzdornosti (dokážu preklenúť obdobie sucha s oveľa menším stresom ako kukurica) a zároveň porasty cirokov sú menej napádané divou zverou. Technológia pestovania cirokov cukrových má spoločné znaky, nie však herbicídnu ochranu a niektoré agrotechnické úkony. Pre cirok nie sú vhodné predplodiny, ktoré pozemok zaburiňujú. Dobrými predplodinami sú okopaniny, strukoviny a obilniny. Cirok je náročný na živiny a dobre znáša hnojenie maštaľným hnojom. Príprava pôdy pod cirok je podobná ako pri kukurici.

Väčšinu pestovateľských plôch na Slovensku zaberá pestovanie kukurice na zrno a siláž a cirok je pestovaný doposiaľ iba na malých výmerách. Je nutné sa však zamyslieť nad klimatickými zmenami a postupným otepľovaním ovzdušia. Naskytá sa otázka, či v daných podmienkach nebude efektívnejšie, výhodnejšie a perspektívnejšie pestovanie cirokov ako pestovanie kukurice. Cirok sa odporúča pestovať v oblastiach s nedostatkom zrážok a tam, kde je úroda kukurice na zrno nižšia. Ďalšou výhodou cirokov je ekonomická efektívnosť ich pestovania, čo súvisí s nižšími materiálovými nákladmi (nižšie náklady na osivo, nižšie náklady na sušenie z dôvodu nižšej zberovej vlhkosti, nižšia potreba hnojív) a stabilnou úrodou aj pri menej priaznivých poveternostných podmienkach. Cirok cukrový (Sorghum dochna F. Snovden) sa doteraz využíval v živočíšnej výrobe ako krmivo pre hovädzí dobytok a ovce, z dôvodu vysokého obsahu cukru. V posledných rokoch sa tento druh ciroku čoraz častejšie využíva v bioenergetike na výrobu bioetanolu a výrobu biometánu.

Konopa siata technická (Cannabis sativa L.)

Jednou zo staronových plodín pestovaných v minulosti na Slovensku je konopa siata Cannabis sativa L. Na Slovensku sa konopa pestovala od nepamäti ako priadna rastlina na vlákno. Po rokoch zabudnutia sa opäť hlási o slovo. Konopa je obnoviteľný zdroj energie s vysokým potenciálom. Na pestovanie sú povolené odrody v zmysle čl. 33, ods. 1 nariadenia Komisie (ES) č. 796/2004 a sú uvedené v spoločnom Katalógu odrôd poľnohospodárskych rastlinných druhov.

Medzi  favorizované na Slovensku a v Českej republike patrí  poľská odroda Bialobrzeskie, ktorá sa vyznačuje vysokou plasticitou a adaptabilnosťou v našich pestovateľských podmienkach. Konopa má možnosti všestranného využitia, či ide o produkciu prírodného vlákna, organickej hmoty na spaľovanie, v stavebníctve ako izolačný materiál,  produkciu semena na  výrobu oleja a má využitie aj v potravinárskom priemysle. Nadzemná časť konopy siatej má aj výborné izolačné vlastností, ale zatiaľ na Slovensku nemá v stavebníctve uplatnenie.

 Jej mnohonásobné využitie dáva predpoklady pre jej znovu zavádzanie do osevných postupov poľnohospodárskych podnikov, kde mala táto plodina pevné miesto. V súčasnosti sa pestovateľské plochy konopy siatej na Slovensku začínajú rozširovať, je to však limitované spracovateľskými a odbytovými možnosťami. Máme  tým na mysli predovšetkým pestovanie na semeno, na výrobu oleja a na produkciu biomasy na spaľovanie. Pestovateľské plochy na Slovensku sa neustále rozširujú, pričom výmery na farmách    od  5 do  20 ha nie sú ojedinelé.

Trsteník obyčajný (Arundo donax L.)

Je to pôvodne divá trváca tráva s plazivými výbežkami, ktorá v Európe je zvlášť rozšírená v oblasti Stredozemného mora. Výskum alternatívnych plodín pre produkciu biomasy pre energiu zaradil trsteník medzi druhy, ktoré sú veľmi vhodné z hľadiska tvorby biomasy. Je však citlivý na zimuvzdornosť, najmä v prvých rokoch založenia porastov. Na Slovensku v Košickom kraji sa pestuje táto energetická plodina na výmere do 50 ha. Problémom je však, ako aj v ostatných trvácich energetických rastlinách chemická ochrana voči burinám. Tá spôsobuje zásadné problémy v pestovaní, pretože prvé dva roky sú rozhodujúce pre trvácnosť a ekonomickú rentabilitu tejto plodiny.

Medzi perspektívne energetické rastliny patrí aj vlákeň obojpohlavná (Sida hermafrodita L) Rusby, ktorá pestuje sa na výmere 15 ha v Prešovskom kraji, pýr predĺžený (Elymus elongatus Host Runemark) pestovaný na výmere 15-20 ha v Trebišovskom okrese. Výmery energetických  plodín však nemajú stúpajúcu úroveň, kvôli problémom s realizáciou produkcie a hlavne nízkym stupňom využitia v spracovateľskom priemysle.

Perspektívne využitie energetických rastlín

Introdukcia perspektívnych energetických rastlín je globálnou výzvou pre šľachtiteľov nových rastlín. Predovšetkým je potrebné sa zamerať na testovanie  perspektívnych energetických rastlín  na nepotravové účely s cieľom determinovať agrotechnické  prvky pestovateľského procesu, v podmienkach diferencovanej výživy určiť optimálnu úroveň výživy a testovať nové rastliny na výrobu bioetanolu  v podmienkach Slovenska. Kritériom pre výber nových rastlín a odrôd na výrobu bioetanolu sú dôležité nielen úrodotvorné parametre nadzemnej biomasy, ale aj štrukturálne vlastnosti celulózy, hemicelulózy a lignínu a ich obsah na jednotku plochy.

Produkcia bioplynu anaeróbnym rozkladom organických látok je nielen efektívnym spôsobom získavania energie zo živočíšnej alebo rastlinnej biomasy, ale aj ekologickým riešením zneškodňovania biologického odpadu z poľnohospodárskej, priemyselnej či potravinárskej sféry. Aby bola zabezpečená potrebná úroveň rentability a návratnosti bioplynového zariadenia, prechádza sa dnes k súčasnej fermentácii viacerých druhov biomasy, tzv. kofermentácii. Väčšina bioplynových staníc je však odkázaná na zdroje z najbližšieho okolia, pretože doprava zo vzdialenejších miest by výrazne zvyšovala náklady. Nie vždy sú preto substráty vstupujúce do bioplynovej stanice v harmónii s potrebami bakteriálneho konzorcia v reaktore a účinnosť celého procesu sa znižuje.

Zatiaľ čo bioplynová stanica spravidla zhodnotí  40 až 50 % energie z bioplynu vo forme elektriny, prípadne i tepla, pri úprave na biometán a jeho dodávke do plynovodnej siete rastie tento potenciál aj na viac ako 60 %. Ako motorové palivo je ďalej biometán šetrnejší k životnému prostrediu a to nielen v porovnaní s bežnou naftou či benzínom, ale aj obnoviteľnými substitútmi - bionaftou a bioetanolom vyrábanými aj u nás z tradičných plodín. V porovnaní s repkou olejnou (20-50 GJ.ha-1) je možné z bioplynu v našich podmienkach získať vyšší energetický zisk (120 GJ.ha-1). Ak nie je možné využiť v plnej miere teplo vyrobené z bioplynu, je účelné  z neho vyrábať biometán, ktorý sa efektívnejšie využíva ako pohonná látka v doprave. Pri dodávke do plynovej siete môže byť rovnako využívaný na výrobu tepla ako v súčasnosti zemný plyn. 

 Na Slovensku sa od roku 2010 na  NPPC - VÚA  Michalovce na experimentálnom pracovisku v Milhostove začínal realizovať výskum využitia introdukovaných  energetických plodín a to medzidruhových hybridov ciroku cukrového a sudánskej trávy, odrôd ciroku cukrového a ozdobnice čínskej na výťažnosť biometánu. Prvé a originálne výsledky sme dosiahli v spolupráci s SPU v Nitre.

Odporúčania

Je málo prezieravé a hlavne krátkodobé si myslieť, že pestovanie energetických rastlín zaberá pôdu na potravové účely. V súčasnosti, keď je problém realizovať dopestovanú produkciu na trhu za adekvátne tomu prislúchajúce ceny, je ešte väčší problém finalizovať produkciu v rámci vlastných výrobkov. Diverzifikácia poľnohospodárskej výroby na priemyselné využitie fytomasy, je spôsob ako sa udržať v neustálej rastúcej konkurencii zahraničných výrobcov na našom trhu. Na Slovensku sa energetické rastliny pestujú na marginálnych, menej kvalitných pôdach. V súčasnosti sa šľachtia  nové a introdukované druhy energetických rastlín na účelové využitie. Ozdobnica čínska a jej hybridy, trstenník obyčajný a odrody konopy siatej technickej je malý výpočet zo šľachtiteľského programu v rámci EÚ, rýchlo sa rozvíjajúceho trhu s biopalivami v Európe, ale aj v rámci celého sveta.   Pri stále sa zvyšujúcich cenách energií je energetické využitie rastlín jednou z možností zvyšovania energetickej účinnosti. Výhodou je okrem iného aj samozásobenie regiónu energiou a zvýšenie jeho nezávislosti na okolí, čo prináša i sociálne výhody formou vytvárania pracovných príležitostí v regióne.

Pestovanie energetických rastlín na Slovensku dodnes stagnuje a zvyšovanie pestovateľských plôch pre biomasu naďalej prebieha pomalým tempom. Dôležitým momentom pri zavádzaní energetických rastlín do poľnohospodárskeho podniku je optimalizácia pestovateľských podmienok, ktorá je rozhodujúcim faktorom efektívneho využitia vkladov v trhovo orientovaných systémoch rastlinnej výroby. Pestovanie energetických plodín nestagnuje kvôli nízkym pestovateľským výmerám, ale kvôli zhodnocovaniu nadzemnej fytomasy a jej využitiu v priemysle. Ináč povedané, záujem pestovateľov alternatívnych rastlín sa začína uberať smerom využitia lignocelulózových rastlín pomocou baktérií schopných  rozložiť dokonca aj lignín na progresívne materiály využité v stavebníctve, v automobilovom priemysle, farmácii a pod. K tomu sú však potrebné inovačné technológie na  spracovania celulózy a využitie lignínu. Využitie fytomasy na spaľovanie vo forme peliet, brikiet by sa malo realizovať v marginálnych oblastiach regiónov, vo svete však využitie a spracovanie nadzemnej fytomasy sa uberá cestou spracovania celulózy novými technológiami (bioplasty) a využívajú sa aj biopaliva II. a III. generácie.